КАТАЛИЗАТОР НА ОСНОВЕ МАКРОГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Mn И МОДИФИЦИРОВАННЫХ УНТ ДЛЯ ЩЕЛОЧНОГО ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Синтезирована и исследована новая каталитическая система на основе фталоцианина марганца и допированных азотом углеродных нанотрубок (УНТN) в качестве бесплатинового электрокатализатора в реакции восстановления кислорода (РВК) в щелочной среде. Синтезированный электрокатализатор MnPc/УНТN показал высокую активность в РВК как в модельных условиях с использованием вращающегося дискового электрода, так и в составе щелочного топливного элемента (ЩТЭ) с мембранно-электродным блоком (МЭБ) с анионообменной мембраной. Полученные результаты сопоставлены с характеристиками коммерческого моноплатинового катализатора в тех же условиях. Величины максимальной плотности мощности составили 30 и 51 мВт/см2 для МЭБ с 60Рt/С и MnPc/УНТN соответственно. Показано, что система MnPc/УНТN в условиях работы МЭБ ЩТЭ характеризуется более высокой толерантностью к отравляющим агентам (в том числе иономера), чем платиновый катализатор, что является важным преимуществом МЭБ на основе MnPc/УНТ.

Об авторах

А. В Кузов

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, ИФХЭ РАН

Москва, Россия

В. В Емец

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, ИФХЭ РАН

Email: victoremets@mail.ru
Москва, Россия

М. В Радина

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, ИФХЭ РАН

Москва, Россия

О. В Корчагин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, ИФХЭ РАН

Москва, Россия

В. Н Андреев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, ИФХЭ РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. 1. Wu J., Yang H. // Acc. Chem. Res. 2013. V. 46. P. 1848.
  2. Varcoe J.R., Slade R.C.T., Wright G.L., Chen Y. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. № 42. P. 21041.
  3. Lu S., Pan J., Huang, A. et al. // PNAS. 2008. V. 105. № 52. P. 20611.
  4. Hu Q., Li G., Pan J. et al. // Int. J. Hydrogen energy. 2013. V. 38. № 36. P.16264.
  5. Ng J.W.D., Gorlin Y., Nordlund D., Jaramillo T.F. // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161. № 7. P. D3105.
  6. Тарасевич М.Р., Корчагин О.В. // Электрохимия. 2013. Т. 49. № 7. С. 676.
  7. Ramaswamy N., Mukerjee S. // Adv. Phys. Chem. 2012. V. 2012. Р. 491604.
  8. Firouzjaie H.A., Mustain W.E. // ACS Catal. 2020. V. 10. P. 225.
  9. Li Y., Wu H., He Y. et al. // J. Power Sources. 2015. V. 287. P.75.
  10. Yang Z., Nie, H., Chen X. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 236. P. 238.
  11. Тарасевич М.Р., Давыдова Е.С. // Электрохимия. 2016. Т. 52. № 3. С. 227.
  12. Zhao S., Yan L., Luo H. et al. // Nano Energy. 2018. V. 47. P. 172.
  13. Dekel D.R. // J. Power Sources. 2018. V. 375. P. 158.
  14. Kisand K., Sarapuu A., Danilian D. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2021. V. 584. P. 263.
  15. Holby E.F., Zelenay P. // Nano Energy. 2016. V. 29. P. 54.
  16. Kabir S., Lemire K., Artyushkova K. et al. // J. Mater. Chem. 2017. V. A. 5. P. 24433.
  17. Hossen Md.M., Hasan Md.S., Sardar Md.R.I. et al. // Applied Catalysis B: Environmental. 2023. V. 325. P. 121733.
  18. Ren Y., Cheng Y., Gorte R. J., and Huang K. // J. Electrochem. Soc. 2017. V. 164. P. F3001.
  19. Shahid M., Zhan Y., Alizadeh M. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. P. 18850.
  20. Hota I., Soren S., Mohapatra B.D. et al. // J. Electroanal. Chem. 2019. V. 851. P. 113480.
  21. Zareyy B., Chekin F., Fathi S. // Russ. J. Electrochem. 2019. V. 55. P. 333.
  22. Wang X., Ge L., Zhu Y. et al. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165. P. H524.
  23. Park J., Cho J. // Angew. Chemie. Int. Ed. 2020. V. 59. P. 15314.
  24. Тарасевич М.Р., Мазин П.В., Капустина Н.А. // Электрохимия. 2012. Т. 48. № 11. С. 1222.
  25. Тарасевич М.Р., Давыдова Е.С. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2015. Т. 51. № 2. С. 184.
  26. Yang Z., Nie H., Chen X. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 236. P. 238–249.
  27. Zion N., Friedman A., Levy N. et al. // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1800406.
  28. Friedman A., Landau L., Gonen S. et al. // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 5024.
  29. Levy N., Lori O., Gonen S. et al. // Carbon. 2020. V. 158. P. 238.
  30. Snitkoff R. Z., Levy N., Ozery I. et al. // Carbon. 2019. V. 143. P. 223.
  31. He Y., Liu S., Priest C. et al. // Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. P. 3484.
  32. Zion N., Cullen D.A., Zelenay P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2020. V. 59. P. 2483.
  33. Huang W., Chang S., Huang H. et al. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. P. 4652.
  34. Gidi L., Honores J., Arce R. et al. // Energy Technol. 2019. V. 7. P. 1.
  35. Sonkar P.K., Prakash K., Yadav M. et al. // J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. P. 6263.
  36. Abbaspour A., Mirahmadi E. // Electrochim. Acta. 2013. V. 105. P. 92.
  37. Passard G., Dogutan D.K., Qiu M. et al. // ACS Catal. 2018. V. 9. P. 8671.
  38. Li X., Lei H., Xie L.et al. // Acc Chem Res. 2022. Mar. 15. V. 55. № 6. P. 878.
  39. Kowalewska B., Skunik M., Karnicka K. et al. // Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 2408.
  40. Zhang W., Shaikh A.U., Tsui E.Y., Swager T.M. // Chem. Mater. 2009. V. 21. P. 3234.
  41. Wang Z., Lei H., Cao R., M. Zhang // Electrochim. Acta. 2015. V. 171. P. 81.
  42. D. Su, Perathoner S., Centi G. // Chem. Rev. 2013. V.1 13. № 8. P. 5782.
  43. Korchagin O.V., Vernigor I.E., Radina M.V., Andreev V.N. // Materials Chemistry and Physics. 2025. V. 332. P. 130289.
  44. Omasta T.J., Park A.M., LaManna J.M. et al. // Energy Environ. Sci. 2018. V. 11. P. 551.
  45. Huang G., Mandal M., Peng X. et al. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. P. F637.
  46. Hu C., Wang H.H., Park J.H. et al. // J. Electrochem. Soc. 2022. V. 169. P. 014515.
  47. Hossen M., Hasan S., Sardar R.I. et al. // Appl. Catal. B. Environ. 2023. V. 325. P. 121733.
  48. Sarapuu A., Lilloja J., Akula S. et al. // Chem. Cat. Chem. V.15. 2023. P. e202300849.
  49. Korchagin O.V., Bogdanovskaya V., Vernigor I., Radina M. et al. // Membranes. 2023. V. 13. № 7. P. 669.
  50. Lv Q., Si W., He J. et al. // Nature Communications. 2018. V. 9. P. 3376.
  51. Inagaki M., Toyoda M., Soneda Y., Morishita T. // Carbon. 2018. V. 132. P. 104.
  52. Rocha R.P., Soares O.S.G.P., Goncalves A.G. et al. // Applied catalysis a: general. 2017. V. 548. P. 62.
  53. Soares O.S.G.P., Rocha R.P., Goncalves A.G. et al. // Carbon. 2015. V. l91. P. 114.
  54. Bogdanovskaya V., Vernigor I., Radina M., Andreev V. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 892.
  55. Богдановская В.А., Вернигор И.Е., Радина М.В. и др. // Электрохимия. 2022. Т. 58. № 9. С. 523.
  56. Levich V.G. Physicochemical Hydrodynamics. PrenticeHall, 1962.
  57. Davis R.E., Horvath G.L., Tobias C.W. // Electrochimica Acta. 1967. V. 12. P. 287.
  58. Справочник химика. 1952. Т. 3. С. 414.
  59. Кнастер М.Б., Апельбаум Л.А. // ЖФХ. 1964. № 38. С. 223.
  60. Vernigor I., Bogdanovskaya V., Radina M., Andreev V. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 161.
  61. Matanovic I., Maurya S., Park E.J. et al. //Chem. Mater. 2019. V. 31. № 11. P. 4195.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).