ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Опубликовано автором

Описание проекта: Электрокатализаторы для топливных элементов прямого окисления метанола и этанола и электролизеров получения водорода с полимерным мембранным электролитом формируются на углеродных носителях с применением вакуумного ресурсосберегающего метода ионно-ассистируемого осаждения (IBAD – ion beam assisted deposition) металлов в режиме, при котором в качестве ассистирующих процессу осаждения используются ускоренные ионы осаждаемого металла.

Обеспечивается введение в приповерхностный слой подложки легирующих примесей на наноразмерном атомном уровне в неравновесных условиях ионно-лучевой обработки и формирование каталитических слоев толщиной до 100 нм с прочной адгезией и низким (~0,01 мг/см2) содержанием платины и активирующих металлов (Ir, Sn, Ce, Yb и др.).

Преимущества:

Технологичность, ресурсосбережение и экологическая безопасность процесса изготовления электрокатализаторов.
Формирование каталитического слоя осуществляется в вакуумных условиях и, как правило, в один технологический прием, что выгодно отличается от традиционных многостадийных химических методов приготовления катализаторов, основанных на пропитке носителя растворами соединений каталитических металлов, их восстановления до металлического состояния, сушке и т.д., и позволяет существенно снизить трудо- и энергозатраты при формировании активной поверхности.
Содержание платины в формируемых активных слоях менее 0,05 мг/cм2, в то время как в аналогичных зарубежных электрокатализаторах содержание каталитического металла составляет 1-5 мг/cм2.
Активность электрокатализаторов в процессах  электролиза водных растворов сравнима с активностью платины, а в процессах окисления органических топлив (метанола и этанола), лежащих в основе принципа действия низкотемпературных топливных элементов, в десятки раз превышает активность платинового электрода.

Достигнутые результаты: 

Разработана лабораторная технология формирования наноразмерных электрокатализаторов на основе углеродных диффузионных слоев.

Изготовлены экспериментальные образцы:

  • электрокатализаторов на основе диффузионных слоев из AVCarb® Carbon Fiber Paper Р50 и Toray Carbon Fiber Paper TGP-H-060 T;
  • мембранно-электродных блоков на основе получаемых электрокатализаторов и ионообменной мембраны DuPont™ Nafion® N 115.