Physico-Chemical Properties and Performance Characteristics of Perfluorined Membranes Bulk Modified with Platinum during Operation in Proton Exchange Membrane Fuel Cell

D. S. Kudashova; Кудашова Д. С.; I. V. Falina; Фалина И. В.; N. A. Kononenko; Кононенко Н. А.; K. S. Demidenko; Демиденко К. С.

doi:10.31857/S2218117223010042

Физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики объемно модифицированных платиной перфторированных мембран при работе в водородном топливном элементе

Авторы: Кудашова Д.С.¹, Фалина И.В.¹, Кононенко Н.А.¹, Демиденко К.С.¹
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Кубанский государственный университет”
Выпуск: Том 13, № 1 (2023)
Страницы: 23-32
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/2218-1172/article/view/137987
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223010042
EDN: https://elibrary.ru/HIGUEB
ID: 137987

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследована эффективность использования объемно модифицированных платиной перфторированных мембран в водородном топливном элементе, а также изменение их физико-химических и транспортных характеристик на разных этапах эксплуатации мембранно-электродного блока водородного топливного элемента. Изучены толщина, распределение пор по радиусам методом контактной эталонной порометрии, концентрационные зависимости удельной электропроводности и вольтамперная характеристика. Рассмотрено влияние присутствия меди в составе электрокатализатора на характеристики полимерной мембраны. Обнаружено повышение эффективности работы водородного ТЭ как с коммерческим, так и с биметаллическим катализаторами в процессе ресурсных испытаний МЭБ с объемно модифицированными мембранами. Этот результат обусловлен формированием самоувлажняющейся структуры на наночастицах платины, расположенных в объеме мембраны.

Ключевые слова

перфторированная мембрана, модифицирование, наночастицы платины, водородный топливный элемент, удельная электропроводность, распределение пор по радиусам, вольтамперная характеристика

Список литературы

Филиппов С.П., Ярославцев А.Б. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6 . С. 627.
Иванчев С.С., Мякин С.В. // Успехи химии. 2010. Т. 79. № 6. С. 117.
Добровольский Ю.А., Сангинов Е.А., Русанов А.Л. // Альтернативная энергетика и экология. 2009. № 8(76). С. 112.
Добровольский Ю.А., Джаннаш П., Лаффит Б., Беломоина Н.М. и др. // Электрохимия. 2007. Т. 43. № 5. С. 515.
Okonkwo P.C., Ige O.O., Barhoumi E.M., Uzoma P.C. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 29. P. 15 850.
Ferreira P.J., la O’ G.J., Shao-Horn Y., Morgan D. et al. // J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. № 11. P. A2256.
Аваков В.Б., Алиев А.Д., Бекетаева Л.А., Богдановская В.А. и др. // Электрохимия. 2014. Т. 50. № 8. С. 858.
El-kharouf A., Chandan A., Hattenberger M., Pollet B.G. // J. Energy Institute. 2012. V. 85. № 4. P. 188.
Sorrentino A., Sundmacher K., Vidakovic-Koch T. // Energies. 2020. V. 13. P. 5825.
Xiao-Zi Y., Hui L., Shengsheng Z., Jonathan M., Haijiang W. // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 9107.
Григорьев С.А., Бессарабов Д.Г., Фатеев В.Н. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 3. С. 359.
Uddin M.A., Qi J., Wang X., Pasaogullari U., Bonville L. // International J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. P. 13 099.
Sulek M., Adams J., Kaberline S., Ricketts M., Waldecker J.R. // J. Power Sources. 2011. V. 196. № 21. P. 8967.
Min M., Kim H. // International J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 39. P. 17557.
Zhang S., Yuan X., Wang H., Me’rida W. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 1. P. 388.
Alekseenko A.A., Guterman V.E., Belenov S.V., Menshikov V.S. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 3676.
Ярославцев А.Б., Добровольский Ю.А., Шаглаева Н.С., Фролова Л.А. и др. // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 3. С. 191.
Ярославцев А.Б. // Высокомол. соед. 2013. Т. 55. № 11. С. 1367.
Осетрова А.М., Скундин А.М. // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7. № 1. С. 3.
Воропаева Е.Ю., Стенина И.А., Ярославцев А.Б. // Журн. неорг. химии. 2008. Т. 53. С. 1637.
Стенина И.А., Сафронова Е.Ю., Левченко А.В., Добровольский Ю.А., Ярославцев А.Б. // Теплоэнергетика. 2016. № 6. С. 4.
Bauer F., Willert-Porada M. // Fuel Cells. 2006. V. 6. P. 261.
Шалимов А.С., Перепелкина А.И., Стенина И.А., Ребров А.И., Ярославцев А.Б. // Журн. неорг. химии. 2009. Т. 54. № 3. С. 403.
Zhang Y., Zhang H., Bi C., Zhu X. // Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 4096.
Helen M., Viswanathan B., Murthy S.S. // J. Membrane Sci. 2007. V. 292. P. 98.
Staiti P., Aricò A.S., Baglio V., et al. // Solid State Ionics. 2001. V. 145. P. 101.
Ярославцев А.Б., Сафронова Е.Ю., Стенина И.А. // Журн. неорган. Химии. 2010. Т. 55. № 1. С. 16.
Ramani V., Kunz H.R., Fenton J.M. // J. Membrane Sci. 2006. V. 279. P. 506.
Каюмов Р.Р., Сангинов Е.А., Золотухина Е.В., Герасимова Е.В. и др. // Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 13(135). С. 40.
Березина Н.П., Черняева М.А., Кононенко Н.А., Долгополов С.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2011. Т. 1. № 1. С. 37.
Uchida H., Ueno Y., Hagihara H., Watanabe M. // J. Electrochem. Soc. 2003. V. 150. № 1. P. A57.
Watanabe M., Uchida H., Seki Y., Emori M. // J. Electrochem. Soc. 1996. V. 143. № 12. P. 3847.
Watanabe M., Uchida H., Emori M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V. 145. P. 1137.
Yang T. // International J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 2530.
Falina I., Pavlets A., Alekseenko A., Titskaya E., Kononenko N. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 1063.
Berezina N.P., Kononenko N.A., Gnusin N.P., Dyomina O.A. // Adv. Colloid and Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3.
Кудашова Д.С., Кононенко Н.А., Бровкина М.А., Фалина И.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 14. № 1. С. 1.
Rouquerol J., Baron G., Denoyel R., Giesche H. et al. // Pure Appl. Chem. 2012. V. 84. P. 107.
Volfkovich Yu.M., Filippov A.N., Bagotsky V.S. // Springer. 2014. P. 328.
Kononenko N.A., Fomenko M.A., Volfkovich Yu. M. // Adv. Colloid and Interface Sci. 2015. V. 222. P. 425.
Stariha S., Macauley N., Sneed B.T., Langlois D. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165(7). P. F492.
Фалина И.В., Попова Д.С., Кононенко Н.А. // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 11. С. 936.
Filippov A., Petrova D., Falina I., Kononenko N., Ivanov E. et al. // Polymers. 2018. V. 10. P. 366.
Заболоцкий В.И., Протасов К.В., Шарафан М.В. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 9. С. 1044.
Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М.: Мир, 1999. Р. 513.
Chandesris M., Vincent R., Guetaz L., Roch J.-S. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 12. P. 8139.
Okonkwo P.C., Belgacem I.B., Emori W., Uzoma P.C. // International J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 55. P. 27 956.