Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) ПЭМ-микрофотография полученного катализатора. b) Рентгеновский фотоэмиссионный спектр полученного катализатора.
Рисунок 2. График зависимости логарифма плотности тока от величины обратной температуры.
Рисунок 3. а) Поляризационные кривые полученного топливного элемента при использовании обоих катализаторов. b) Падение плотности мощности с течением времени для "нитратного" топливного элемента при использовании обоих катализаторов.

Топливному элементу перекрыли кислород

Ключевые слова:  топливный элемент

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

17 февраля 2011

Как это ни прискорбно, но углеводородное сырье в недалеком будущем исчерпается. Поэтому развитие альтернативных источников энергии - это не просто модный тренд или прихоть экологов, а жизненная необходимость. В настоящее время одними из наиболее перспективных источников энергии являются топливные элементы с протонно-обменной мембраной (PEMFC). Однако наряду с неоспоримыми преимуществами, среди которых стоит отметить высокую плотность тока и устойчивый к воздействию внешней среды электролит, есть и существенные недостатки, например, поляризационные потери (более 0.3-0.4 В), вызванные высокой энергией активации восстановления кислорода на катоде. Подбор иного, чем дорогая платина, катализатора не дал ощутимых результатов, поэтому было решено двигаться по другому пути - по пути поиска подходящей замены кислороду.

Коллектив южнокорейских ученых предложил в качестве замены кислороду нитрат-ион, который, при использовании все той же платины в качестве катализатора, обладает куда лучшей кинетикой. Однако здесь не обошлось без иного рода трудностей - селективность реакции восстановления именно до нитрит-иона при использовании платины оставляет желать лучшего. Поэтому авторы статьи приложили усилия для поиска альтернативного катализатора. На эту роль был предложен так называемый углерод, допированный азотом (N-doped C). Для этого исследователи смешали нитрат железа, меламин и углеродную сажу, и прокалили эту смесь в атмосфере азота при 7000С. Получившийся катализатор состоит из сферических частиц со средним диаметром 30 нм (рис.1).

Наклон кривой на рисунке 2 соответствует кривой активации восстановления нитрат-ион, которая равна 2.56-2.36 кКал/моль, что существенно меньше, чем в случае восстановления кислорода (около 40 кКал/моль).

Анализируя поляризационную кривую (рис.3а), хотелось бы отметить, что напряжение холостого хода в случае восстановления нитрат-ион (1.03 В и 1.04 В для углеродного и платинового катализаторов, соответственно) выше такого в случае кислорода , что также свидетельствует о преимуществе предложенного авторами статьи топливного элемента. Ну и довершение, плотность тока в диапазоне напряжений 0.9-0.7 В также гораздо выше в случае "нитратного" топливного элемента - 250-568 мА/см2 против 22-315 мА/см2 для воздушного элемента (обе величины приведены для случая использования платинового катализатора).


Источник: Chemical Communications



Комментарии
Пастух Евфграфович, 17 февраля 2011 08:21 
Ну вот, после молочнокитайского дела 2008 меламин завезли в ю-Корею, после такой прокалки пахнуть то он резко не будет, но как поведёт себя т-элемент на влаге, например?
Вообще юкорейцы молодцы: например, намедни международная команда ученых из Южной Кореи и США обнаружила, что модифицированные углеродные нанотрубки могут защитить ткань мозга крыс от ишемии мозга, возникающей в результате инсульта. Хотя руководитель работы Сун Су Ким (Sung Su Kim) из Университета Чун Ана (Сеул, Южная Корея) наверняка знает о вреде меламина (вот привязался!) для... мочевого пузыря тех же крыс.
А не пахнет ли этот т-элемент суперконденсатором?
Мдя...
Использовать вместо кислорода растворы нитратов - идея дурная. Слишком большая балластная масса у этого окислителя.
Зато можно будет продавать развитым странам арбузный сок
июньских арбузов из Москвы - обычно в них много нитратов...
Владимир Владимирович, 18 февраля 2011 00:22 
Да что Вы, Евгений Алексеевич!
Никакого больше сырья на Запад и полуфабрикатов - только сверхвысокотехнологические продукты!
Необходимо интегрировать (aka воткнуть) в арбузы литиевые электроды и вот и ... супертопливный элемент (ну и антиконверсионные варианты - но это другие тайны...), вот как у профессора глубокоуважаемого "нанотопливные элементы"
Не ругайте сильно если отклонюсь от темы, но
все же считаю, что для начала нужно повсеместно
оборудовать автомобили системой рекуперации.
Так сказать плавно приучать автомобилистов к
"топливному кризису"
Пастух Евфграфович, 21 февраля 2011 16:08 
Ратманов Тимофей Дмитриевич
А я считаю, что любая тема может дать и даёт фонтаны идей - т.е. отклониться никак нельзя - можно расширить или сузить взгляд.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Невидимые чернила
Невидимые чернила

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Пластырь по мотивам колючек кактуса быстро и эффективно собирает капли пота для анализа. Как нож сквозь масло, или секреты резки полимеров. Алмазное стекло из фуллеренов. Есть только миг: метаморфозы антиферромагнитного кристалла в терагерцовом импульсе. Лазерная нарезка струи или оптофлюидный резонанс.

С Новым годом!
Мы надеемся, что Новый год принесет всем удачи, новые достижения, откроет перспективы и сделает мир лучше. Поздравляем всех с Новым годом!

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021
А.А.Семенова, Е.А.Гудилин, коллектив авторов
С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

Десять лет перовскитной солнечной энергетики
Е.А.Гудилин , Mend Comm, А.Б.Тарасов, Н.Н.Удалова, А.А.Петров, другие авторы
Журнал Mendeleev Communications опубликовал виртуальный специальный выпуск «Ten years of hybrid perovskite photovoltaics and optoelectronics in the mirror of MAPPIC 2020 meeting»

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.