Каталитические и газораспределительные слои для создания источников тока

• Автор: Терукова, Екатерина Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Современное состояние и перспективы водородной топливной энергетики

1.1. Топливная энергетика история и современное состояние

1.2. Принципы работы и типы топливных элементов

1.3. Твердополимерные топливные элементы

1.3.1. Твердополимерный электролит

1.3.2. Каталитические слои

1.3.2. Электрокатализ и катализаторы для ТПТЭ

1.4.Газодиффузионные слои и газораспределительные пластины

1.5.Топливные ячейки и приборы на их основе Выводы к главе

Глава 2. Технология формирования каталитических систем мембранно электродных блоков ВВТЭ
2.1. Методики формирования мембранноэлектродных блоков путем непосредственного нанесения каталитических чернил на протонпроовдящую мембрану.
2.2. Анализ структуры каталитических слоев
2.3. Оптимизация состава каталитических слоев и методов получения МЭБ
2.3.1. Зависимость характеристик от весовой доли в каталитическом порошке
2.3.2.Зависимость от концентрации и типа иономера в каталитических слоях
2.3.3. Зависимость от величины загрузки в каталитических слоях
2.3.4. Композитные электрокаталитические системы для водородвоздушных топливных элементов
2.3.5 Оптимизация методов получения МЭБ Выводы по главе
Глава 3. Особенности технологии ка га л и зато ров твердопоимерных топливных элементов
3.1. Углеродные наноматериалы в качестве носителей катализаторов для ВВТЭ
3.2. Исследование свойств и функционализация углеродных нанотрубок
3.2. Получение каталитических порошков для ВВТЭ
3.3. Структурные особенности и эффективность работы катализаторов Выводы к главе
Глава 4. Оптимизация совместной работоспособности комплекса элементов топливных ячеек
4.1. Применение пористого кремния в качестве структурного элемента электрода ТЭ
4.2. Применение технологий низкотемпературной керамики для формирования миниатюрных топливных батарей
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


П от ноября г. П от , № П 4 от , № П . III Гсмплан) в , , , гг. НИР студентов и аспирантов СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в , , гг. Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов» (Ялта, ), Международном симпозиуме по водородной энергетике (Москва, ), научных молодежных школах по твердотельной электронике «Нанотехнологии, наноматериалы, нанодиагностика» (Ленинградская область, , ), Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы» (Рязань, ), российских конференциях «Физические проблемы водородной энергетики» (Санкт-Петербург, , (8 докладов)), международной конференции «Опто- и наноэлектроника и возобновляемые источники энергии» (Болгария, ), конференции «Физика СПб» (Санкт-Петербург, ), конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ (Санкт-Петербург, (2 доклада)), научной молодежной школе «Физика и технология микро- и наносистем» (Ленинградская область , ), всероссийской конференции «Новые наносистемы и нанотехнологии» (интернет-конференция, ), конференции «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, ). РФ. Автором выполнена часть работы связанная с отработкой и оптимизацией методов формирования, получением электрокаталитических слоев мембранно-электродных блоков и исследованием их с помощью метода поляризационных кривых. Обработка и интерпретация экспериментальных данных проведена совместно с сотрудниками ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Также автор активно участвовал в работах по оптимизации состава каталитических слоев мембранно-электродных блоков. Подготовка публикаций проведены автором совместно с соавторами. По части работы относительно применения низкотемпературной керамики автор принимал участие в изготовлении части образцов и их метрике, а также в анализе полученных результатов во время прохождения научно-исследовательской практики в Институте Керамических технологий и систем Фраунхофера (Дрезден, Германия). Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, списка литературы (6 наименований). Работа изложена на 2 страницах печатного текста и содержит рисунков и таблиц и содержит список литературы из 6 наименований. Выражаю огромную благодарность за совместную работу, помощь в проведении экспериментов и в анализе полученных результатов сотрудникам ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН Печитайлову A. A., Глебовой Н. В., Томасову A. A., Анкудинову A. B., Гущиной Е. В., Горохову М. В. и Астровой Е. В. За синтез катализатора на углеродных носителях благодарю Лидию Борисовну Надеждину (ИВС РАН). Отдельную благодарность выражаю своему научному руководителю Вячеславу Алексеевичу Мошникову за помощь в постановке задач, анализе результатов, за поддержку в работе над диссертацией. Глава 1. В главе описываются история, современное состояние и перспективы научных и практических достижений в области водородной топливной энергетики. Представлены основные материалы и компоненты, используемые в технологии твердополимерных воздушно-водородных топливных элементов (ВВТЭ). Приведены основные преимущества применения и примеры химических источников тока в целом и химических источников тока на основе твердополимерных электролитов, работающими на водородном топливе. В ходе анализа основных проблем технологии ВВТЭ выявлено, что многие вопросы являются на сегодняшний день дискуссионными и ответ на них следует искать на стыке таких наук, как материаловедение, электрохимия, физическая химия. На основании проведенного анализа литературы сформулированы цели и задачи диссертационной работы. Одной из характерных особенностей современного этапа развития человечества является быстрый рост энергопотребления. Электроэнергия представляет собой наиболее совершенный вид энергии, легко доставляемый потребителю и преобразуемый в другие виды энергии. Выработка электроэнергии традиционными способами, путем сжигания топлива на тепловых и атомных электростанциях, сопровождается химическим и радиационными загрязнениями окружающей среды. Эти причины и вынуждают разрабатывать нетрадиционные способы получения электроэнергии.