Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 61, № 8 (2025)
Регулярные статьи
БЕЗВОДНЫЙ ФТОРИСТЫЙ ВОДОРОД КАК РАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНО НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Аннотация
С целью расширения круга электролитов для низкотемпературных двойнослойных суперконденсаторов исследована возможность использования 2.5 М раствора PCl5 в безводном фтористом водороде в качестве электролита при использовании электродов из активированной углеродной ткани CH-900-20. Установлено, что при снижении температуры с +20 до –65°С удельная емкость активированной ткани в таком электролите линейно снижается с 225 до 200 Ф/г. Замена PCl5 на Р2О5 приводит к появлению воды в электролите за счет его взаимодействия с HF, появлению заметной псевдоемкости при положительных температурах и снижению емкости при температуре –65°С.
Электрохимия. 2025;61(8):357-363
357-363
Специальный выпуск “Электрохимия на ХХII Менделеевском съезде общей и прикладной химии”, октябрь 2024 г., Сириус, РФ
РАЗРАБОТКА МАГНЕТРОННЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НИТРИДОВ И КАРБИДОВ ХРОМА НА ТИТАНОВЫХ БИПОЛЯРНЫХ ПЛАСТИНАХ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С ПРОТОНООБМЕННОЙ МЕМБРАНОЙ
Аннотация
Представлены результаты исследования титановых биполярных пластин топливных элементов с протонообменной мембраной с функциональными покрытиями на основе нитрида, карбида и карбонитрида хрома, полученных методом магнетронного распыления хромовой мишени в плазме аргона с различным содержанием азота и пропана. Исследована микроструктура и морфология чистых пленок CrN и CrС на титане и композитных покрытий карбонитрида хрома CrхNyСz. Показано, что защитные пленки карбида хрома, полученные за счет добавления в плазму аргона пропана, показывают повышенное контактное поверхностное сопротивление на границе газодиффузионный электрод/биполярная пластина (CrС: ICR = 119.4 мОм·см2). Однако для покрытий карбонитрида хрома этот показатель составляет всего 1.9 мОм·см2, что ниже, чем на чистых пленках CrС, и значительно ниже, чем для титана без покрытия (Ti: ICR = = 38.9 мОм·см2). Это является важным показателем для использования таких биполярных пластин в энергоустановках на топливных элементах с высокими удельными характеристиками. Коррозионные измерения, проведенные по общепринятым методикам, показали, что ток коррозии для карбонитрида хрома был менее 1 мкА/см2, что лучше, чем на непокрытом титане и чистых пленках CrN и Cr С.
Электрохимия. 2025;61(8):367-379
367-379
ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Ni–Co ДЛЯ РЕАКЦИЙ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В ПРОЦЕССАХ ЩЕЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ
Аннотация
В работе предложен оригинальный метод получения Ni–Co-электродов и изучено их электрохимическое поведение в качестве анодов в щелочной электролизной ячейке. Установлено, что полученные электроды проявляют каталитическую активность по отношению к реакции выделения кислорода, снижая перенапряжение этого процесса, например при плотности тока 1 А/см2 и температуре 85°C на 390 мВ по сравнению с Ni-электродом. Преимущество полученных электродов заключается в отсутствии на их поверхности какого-либо покрытия, которое может отслоиться в процессе эксплуатации, приводя к необратимой деградации электрода. Исследуемые Ni–Co-электроды тестировались в 6 М KOH при температуре 85°C и плотности тока 300 мА/см2, т. е. в условиях, максимально приближенных к рабочим для щелочных электролизеров в течение 500 ч. Показано, что после испытаний поверхность электродов оставалась без видимых признаков деградации, таких как растрескивание, расслаивание, и прочих механических повреждений. Вместе с тем на вольт-амперных характеристиках отмечается небольшое, но необратимое увеличение напряжения, что может свидетельствовать о снижении каталитических свойств поверхности электрода.
Электрохимия. 2025;61(8):380-391
380-391
ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТ-МАРГАНЦЕВОЙ ШПИНЕЛИ ДЛЯ ТОКОВЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Аннотация
Защитные покрытия на основе кобальт-марганцевой шпинели для токовых коллекторов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), изготовленных из нержавеющей стали, были получены методом нестационарного электролиза. Основной фазой полученных покрытий, по данным рентгенофазового анализа, является Co2MnO4. Изучена эволюция микроструктуры полученных покрытий в рабочем режиме катодной камеры ТОТЭ. Установлено, что в процессе окисления хром и железо, входящие в состав подложки, диффундируют в покрытие, окисляются, а само покрытие после токовых ресурсных испытаний представляет собой смесь оксидов Co2MnO4, Fe3O4 и Cr2O3. Исследование зависимости величины удельного сопротивления перехода токовый коллектор-катод от времени нахождения под токовой нагрузкой в модельных условиях катодной камеры ТОТЭ в течение 1000 ч на измерительных сборках при 850°С, под токовой нагрузкой 0.5 А·см–2 показало, что сопротивление составляет порядка 3 мОм⋅см2.
Электрохимия. 2025;61(8):392-399
392-399
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ КРАХМАЛА В КИСЛОЙ СРЕДЕ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОКИСЛИТЕЛЯ IN SITU
Аннотация
Исследовано электрокаталитическое окисление картофельного крахмала иодатом калия и натрия в двухкамерной электролитической ячейке с регенерацией окислителя in situ на электродах из диоксида свинца и стеклоуглерода в кислой среде в зависимости от плотности тока, концентрации субстрата, окислителя и температуры реакции. Определены условия получения окисленного крахмала – его диальдегида (ДАК): время электролиза – 120 мин, ультразвуковой обработки – 30 мин, концентрация субстрата – 13.3 г/л, окислителя KIO3 – 0.93 г/л, плотность тока – 25 мА/см2, содержание карбонильных групп для PbO2 48% и для стеклоуглерода 56%. Продукты идентифицированы методами ИК- и ЯМР- спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Установлено, что существенное влияние на процесс периодатного окисления оказывают температурный режим и обработка исходного крахмала ультразвуком. Анализ ИК-спектров показывает, что после электрохимического окисления крахмала в спектре окисленного образца появляется новая полоса поглощения при 1730 см–1, относящаяся к валентным колебаниям связи C=O альдегидов. Исследована кинетика накопления продуктов окисления крахмала. Методом рентгеновской дифракции показано изменение соотношения между кристаллической компонентой амилозой и амилопектином крахмала в процессе периодатного окисления.
Электрохимия. 2025;61(8):400-413
400-413
ОЦЕНКА АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОМЕПРАЗОЛА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Аннотация
Попадание в окружающую среду при утилизации неиспользованных и с истекшим сроком хранения лекарств, остатков и отходов медицинских учреждений, отходов фармацевтической промышленности приводит к ее загрязнению и угрозе для здоровья населения. Одним из методов решения проблемы с ненадлежащей утилизацией лекарств является возможность их применения в качестве ингибиторов коррозии металлов. В данной работе исследована антикоррозионная защита углеродистой стали в растворах соляной и серной кислот лекарством омепразолом с истекшим сроком хранения электрохимическими методами. Исследования проводились с использованием методов потенциодинамической поляризации, спектроскопии электрохимического импеданса и электрохимической диффузионной методики. Концентрация омепразола варьировала в пределах 10–60 мг/л. По данным поляризационных измерений, защитный эффект омепразола при 40 мг/л достигает 84% в 1 М растворе HCl и 92% в 0.5 М растворе H2SO4 за счет торможения обеих парциальных электродных реакций. По результатам импедансных измерений, величины защитного эффекта равны соответственно 76% и 84%. Оценены адсорбция омепразола на стали, степень заполнения поверхности и подчинение адсорбции изотерме Ленгмюра. Рассчитана величина свободной энергии адсорбции – ΔGoадс. С использованием электрохимической диффузионной методики оценены диффузия водорода, выделяющегося в процессе коррозии, вглубь металла и ингибирующее действие на этот процесс омепразола.
Электрохимия. 2025;61(8):414-421
414-421
Специальный выпуск на основе докладов на 17-м Международном Совещании “Фундаментальные и прикладные проблемы ионики твердого тела” (Черноголовка, 16–23 июня 2024 г.)
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ И ПРОТОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ЗАМЕЩЕНИЯ И КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИСУРЬМЯНОЙ КИСЛОТЫ, СОДЕРЖАЩИХ ИОНЫ НИОБИЯ (5+)
Аннотация
Исследование посвящено синтезу твердых растворов замещения на основе полисурьмяной кислоты H2Sb2–xNbxO6∙nH2O, n ≥ 1, и композитов H2Sb2–xNbxO6∙ 0.5yNb2O5∙nH2O, n ≥ 1, которые имеют перспективы применения как компоненты мембран низкотемпературных топливных элементов. Синтез образцов проведен методом соосаждения. В качестве допанта выбраны ионы Nb5+, имеющие близкий радиус и электроотрицательность с ионами Sb5+. Методом рентгенофлюоресецентного анализа уточнен элементный состав образцов (соотношение Nb5+/Sb5+), методом рентгенофазового анализа определен предельный по концентрации допанта твердый раствор замещения – H2Sb1.6Nb0.4O6∙nH2O, n ≥ 1. Дальнейшее увеличение x приводит к формированию двухфазных образцов: твердых растворов замещения со структурой типа пирохлора и аморфной ниобиевой кислоты. Для твердых растворов замещения проведен рентгеноструктурный анализ методом Ритвельда, уточнен параметр кристаллической решетки структуры типа пирохлора. Введение ионов Nb5+ приводит к увеличению параметра кристаллической решетки для образцов 0 < x ≤ 0.4. Анализ диэлектрических характеристик и протонной проводимости образцов при температуре 25°С, относительной влажности воздуха 58% показал, что наилучшими транспортными свойствами обладает образец x = 0.6. Значение протонной проводимости для образца x = 0.6 составляет 11.5×10–3 См/м, для полисурьмяной кислоты и предельного по концентрации допанта твердого раствора (x = 0.4) составляет 7.2×10–3 и 5.0×10–3 См/м соответственно. При обсуждении результатов приведен возможный механизм протонной проводимости в образцах: скоррелированный транспорт протонов вдоль определенной цепи водородных связей по каналам структуры типа пирохлора и по межзеренному пространству, в котором находятся молекулы адсорбированной воды и частицы ниобиевой кислоты.
Электрохимия. 2025;61(8):422-432
422-432