Rutkowska Dominika

Zakład Dydaktyczny Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Elektroanalizy Chemicznej

Elektrokatalizatory do redukcji tlenu na bazie heksacyjanożelazianów metali i ich analogów

Dominika Rutkowska

Promotor: dr hab. Krzysztof Miecznikowski
Opiekun: mgr Barbara Zakrzewska

Wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną przyczynia się do szybkiego zużywania zasobów kopalnych takich jak ropa naftowa czy węgiel kamienny. Dlatego też, obserwuje się zwiększone zainteresowanie poszukiwaniem alternatywnych źródeł energii, którymi mogą być np. ogniwa paliwowe, gdzie następuje bezpośrednia zamiana energii chemicznej na energię elektryczną[1].

Procesem ograniczającym zachodzenie reakcji w ogniwach paliwowych jest proces redukcji tlenu, który z powodu kinetyki reakcji zachodzi znacznie wolniej niż proces utlenienia wodoru na anodzie. Najbardziej pożądanym procesem jest proces jednoetapowy (4 elektronowy), w którym produktem końcowym jest woda. Natomiast nawet na najlepszym obecnie stosowanym katalizatorze, proces redukcji tlenu zachodzi w niewielkim stopniu według mechanizmu dwuetapowego, podczas którego otrzymujemy nadtlenek wodoru jako produkt pośredni. Obecność niepożądanego produktu pośredniego o silnych właściwościach utleniających, powoduje spadek aktywności katalitycznej materiału[2]. Z uwagi na rzadkość występowania platyny, niską selektywność oraz jej koszt, podejmowane są próby zwiększenia efektywności działania katalizatora platynowego z jednoczesną minimalizacją jej zawartości, przy zachowaniu niezmienionych parametrów redukcji tlenu lub poszukiwanie nowych nieplatynowych katalizatorów wykazujących zbliżoną aktywność wobec tego procesu.

Cele prowadzonych badań jest synteza i charakterystyka elektrokatalizatorów opartych na strukturach heksacyjanożelazianów metali, oraz ich analogów, wykazujących wysoką aktywność wobec redukcji tlenu. Wykonano badania polegające na przebadaniu różnych materiałów katalitycznych z wykorzystaniem metod elektrochemicznych, takich jak: woltamperometria cykliczna, czy metoda wirującej elektrody dyskowej z pierścieniem, oraz metod mikroskopowych (SEM, TEM).

Literatura:
[1] Larminie, J. and Dicks , A., Fuel Cell Systems Explained, John Wiley & Sons, Chichester, U.K., 2000.
[2] Minhua Shao, Qiaowan Chang, Jean-Pol Dodelet, Regis Chenitz, Recent advances in electrocatalysts for oxygen reduction reaction, Chemical reviews 116 (6), 3594-3657, 2016.