Szewczyk Barbara
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Elektroanalizy Chemicznej
Elektrokatalizatory do redukcji tlenu na bazie heksacyjanożelazianów, metali szlachetnych i struktur grafenowych
Barbara Szewczyk
Promotor: dr hab. Krzysztof Miecznikowski
W dobie wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną oraz wyczerpywania się zasobów kopalnych takich jak ropa naftowa czy węgiel kamienny istnieje duże zainteresowanie poszukiwaniem alternatywnych źródeł energii. Jednym z takich przykładów są ogniwa paliwowe, w których następuje bezpośrednia zamiana energii chemicznej na energię elektryczną[1]
Limitującym procesem zachodzącym w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych jest reakcja redukcji tlenu w środowisku kwaśnym, która z powodu kinetyki reakcji zachodzi dużo wolniej niż proces utlenienia wodoru na anodzie. W celu uzyskania jak najlepszej wydajności pracy ogniwa najbardziej pożądanym mechanizmem redukcji tlenu jest mechanizm jednoetapowy (4 elektronowy), gdzie produktem końcowym jest woda. Natomiast w rzeczywistości nawet na najbardziej wydajnych obecnie katalizatorach (nanocząstkach platyny lub stopach platyny
z metalami przejściowymi) proces redukcji tlenu zachodzi w niewielkim stopniu według mechanizmu 2 etapowego w którym otrzymujemy nadtlenek wodoru, jako produkt pośredni, który powoduje znaczny spadek aktywności katalitycznej materiału[2] Ze względu na rzadkość występowania platyny, jej koszt oraz małą selektywność, podejmowane są próby zwiększenia efektywności działania katalizatora platynowego z jednoczesnym zminimalizowaniem zawartości platyny przy zachowaniu niezmiennych parametrów pracy ogniwa (napięcia ogniwa).
W naszych badaniach zaproponowaliśmy wykorzystanie nanocząstek platyny osadzonych na grafenie oraz grafenie domieszkowanym różnymi metalami przejściowymi. Uzyskane materiały były badane w środowisku kwaśnym z wykorzystaniem różnych technik elektrochemicznych (np.wirująca elektroda dyskowa z pierścieniem), jak i technik mikroskopowych (np. SEM, HR-TEM).
Literatura:
[1] Małek A., Wendeker M., Ogniwa paliwowe typu PEM teoria i praktyka, Politechnika Lubelska, Lublin, 2010.
[2] C. Song., J. Zhang, Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction, PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers, pp 89-134,Springer,2008