An Effective PtNi/CNTs Catalyst for the Hydrogen Oxidation Reaction in an Alkaline Electrolyte

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

PtNi catalysts on carbon nanotubes (CNTs) subjected to preliminary treatment are synthesized and studied in the hydrogen oxidation reaction (HOR) in an alkaline electrolyte. A comparison of the structural and morphological and electrochemical characteristics of monoplatinum (Pt/CNTs) and bimetallic (PtNi/CNTs) catalysts in the HOR at equal concentrations of platinum and the same CNTs is conducted. It is found that catalysts synthesized on nanotubes functionalized in an alkali (CNTsNaOH) are significantly superior to PtNi catalysts synthesized on CNTs doped with nitrogen and monoplatinum catalyst in terms of stability and activity in the HOR. A PtNi/CNTsNaOH catalyst with a weight concentration of platinum of 10% manifests the highest activity in the HOR at a Pt : Ni ratio of 1 : 1. The main parameters providing high characteristics of the bimetallic system are the presence of active sites for the fixation of the metal phase on the CNTsNaOH, concentration of platinum on the surface of the catalyst, and ratio of the metals.

About the authors

V. A. Bogdanovskaya

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences; Samara National Research University

Email: bogd@elchem.ac.ru
119071, Moscow, Russia; 443086, Samara, Russia

I. E. Vernigor

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences; Samara National Research University

Email: bogd@elchem.ac.ru
119071, Moscow, Russia; 443086, Samara, Russia

M. V. Radina

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
119071, Moscow, Russia

P. A. Sinitsyn

Skolkovo Institute of Science and Technology

Email: bogd@elchem.ac.ru
121205, Moscow, Russia

V. N. Andreev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences; Samara National Research University

Email: bogd@elchem.ac.ru
119071, Moscow, Russia; 443086, Samara, Russia

N. F. Nikol’skaya

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: bogd@elchem.ac.ru
119071, Moscow, Russia

References

  1. Varcoe J.R., Atanassov P., Dekel D.R. et al. // Energy Environ. Sci. 2014. V. 7. P. 3135.
  2. Firouzjaie H.A., Mustain W.E. // ACS Catal. 2020. V. 10. P. 225
  3. Wang H., Wang R., Sui S. et al. // Automot. Innov. 2021. V. 4. P. 144.
  4. Talukder N., Wang Y., Nunna B.B. et al. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 791.
  5. Shao Y., Dodelet J.-P., Wu G. et al. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 1807615.
  6. Hu C., Dai L. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 1804672.
  7. Zhang X., Zhang X., Zhao S. et al. // Electrochimica Acta. 2021. V. 370. № 137712.
  8. Vernigor I., Bogdanovskaya V., Radina M. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 161.
  9. Rheinlander P.J., Herranz J., Durst J. et al. // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161 P. 1448.
  10. Qiu Y., Xie X., Li W. et al. // Chinese J. Catalysis. 2021. V. 42. I. 12. P. 2094.
  11. Sheng W.C., Gasteiger H.A., Shao-Horn Y. // J. Electrochemical Society. 2010 V. 157. P. 1529.
  12. Durst J., Simon C., Hasche F., Gasteiger H. A. // J. Electrochemical Society. 2015. V. 162. P. 190.
  13. Hu J., Kuttiyiel K.A., Sasaki K. et al. // J. Electrochemical Society. 2018. V. 165. I. 15. P. 3355.
  14. Campos‑Roldán C.A., Alonso‑Vante N. // Electrochemical Energy Reviews. 2019. V. 2. № 2. P. 312.
  15. Cong Y., Yi B., Song Y. // Nano Energy. 2018. V. 44. P. 288.
  16. Wang Y., Wang G., Li G. et al. // Energy Environ. Sci. 2015. V. 8. P. 177.
  17. Li J., Ghoshal S., Bates M.K. et al. // Angew Chem Int. Ed. Engl. 2017 V. 56. I. 49. P. 15594.
  18. Lu S., Zhuang Z. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 5156.
  19. Sheng W., Bivens A.P., Myint M. et al. // Energy Environ. Sci. 2014. V. 7. P. 1719.
  20. Bakos I., Paszternák A., Zitoun D. // Electrochimica Acta. 2015. V. 176. P. 1074.
  21. Davydova E., Zaffran J., Dhaka K. et al. // Catalysts. 2018. V. 8. № 10. P. 454.
  22. Montserrat-Sisó G., Wickman B. // Electrochimica Acta. 2022. V. 420. P. 140425.
  23. Zhou Z., Liu Y., Zhang J. et al. // Electrochemistry Communications. 2020. V. 121. P. 106871.
  24. Богдановская В.А., Кузов А.В., Радина М.В. и др. // Электрохимия. 2020. Т. 56. С. 1083.
  25. Volfkovich Y.M., Sakars A.V., Volinsky A.A. // Int. J. Nanotechnol. 2005. V. 2. P. 292.
  26. Hussein L. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 13088.
  27. Bogdanovskaya V., Vernigor I., Radina M. et al. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 1354.
  28. Bogdanovskaya V., Vernigor I., Radina M. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 161.
  29. Казаринов И.А., Волынский В.В., Клюев В.В. и др. // Электрохимическая энергетика. 2017. № 4. С. 173.
  30. Вольфкович Ю.М., Михалин А.А., Рычагов А.Ю. и др. // Электрохимия. 2020. Т. 56. С. 963.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (102KB)
3.

Download (153KB)
4.

Download (332KB)
5.

Download (145KB)
6.

Download (2MB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (223KB)
9.

Download (80KB)

Copyright (c) 2023 В.А. Богдановская, И.Е. Вернигор, М.В. Радина, П.А. Синицын, В.Н. Андреев, Н.Ф. Никольская

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».