Modzelewska Magdalena
Zakład Chemii Analitycznej i Nieorganicznej
Pracownia Elektroanalizy Chemicznej
Elektrokatalityczna redukcja tlenu na metalach szlachetnych z wykorzystaniem różnych nośników węglowych
Magdalena Modzelewska
Promotor: dr Beata Dembińska
Reakcja redukcji tlenu katalizowana układami na bazie platyny lub metali przejściowych to obecnie przedmiot badań wielu grup badawczych. Zainteresowanie kinetyką i mechanizmem reakcji wynika z możliwości zastosowania redukcji tlenu do pozyskiwania energii elektrycznej. Układem elektrochemicznym, który wykorzystuje tę reakcję do przekształcania energii chemicznej w elektryczną jest ogniwo paliwowe. Przemysł energetyczny dysponuje obecnie wieloma rodzajami ogniw paliwowych, które są stale modyfikowane i udoskonalane. Jednak najbardziej obiecującym i intensywnie rozwijanym typem ogniwa paliwowego jest ogniwo z membraną polimerową (PEM, od ang. Proton Exchange Membrane) [1]. Dostarcza ono gęstość mocy o rząd wielkości większą niż inne ogniwa paliwowe, wykazuje zdolność do pracy w niskich temperaturach, co umożliwia szybkie rozpoczęcie pracy. Niewielka grubość membrany pozwala na kompaktową budowę tego typu ogniw. Dzięki takim zaletom ogniwa paliwowe typu PEM mogą być stosowane zarówno do samochodowych jak i przenośnych aplikacji.
Badania w mojej pracy magisterskiej opierały się na syntezie, charakterystyce elektrochemicznej i mikroskopowej katalizatorów platynowych z dodatkiem niewielkich ilości irydu. Wyniki przedstawiają porównanie aktywności układów zawierających platynę osadzoną na zredukowanym tlenku grafenu (Pt/rGO) z dodatkami sadzy węglowej lub nanorurek węglowych, na których osadzony był iryd. Rolą domieszek węglowych była poprawa dystrybucji ładunku oraz zapewnienie dobrego transportu reagentów w układach katalitycznych poprzez zapobieganie składaniu się warstw grafenowych w trakcie odparowywania rozpuszczalnika. Dodatek irydu zwiększał aktywność platyny oraz zmniejszał ilość powstającego w reakcji nadtlenku wodoru. Pomiary aktywności przygotowanych układów wykonałam za pomocą wirującej elektrody dyskowej z pierścieniem. Oszacowanie aktywności katalizatorów w warunkach imitujących działanie ogniwa paliwowego było możliwe dzięki pomiarom w podwyższonej temperaturze (80 °C) wykorzystującym gazową elektrodę dyfuzyjną.
Literatura:
[1] Małek A., Wendeker M., (Red.), Ogniwa paliwowe typu PEM teoria i praktyka, Politechnika Lubelska, Lublin 2010.