Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню
Досліджено новий вуглецевий матеріал — нанотрубки в якості каталізатора електровідновлення кисню. Виготовлено двошарові газодифузійні електроди з активною масою та гідрозапираючими шарами на ocнoвi нанотрубок із додаванням тефлонової суспензії Ф-4Д. Активність таких електродів менша за вугільні, але...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82426 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню / В.Ю. Баклан, I.П. Колесникова, М.В. Умінський, Ф.В. Макордей, А.В. Колесников // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 4. — С. 99-100. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-82426 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Баклан, В.Ю. Колесникова, I.П. Умінський, М.В. Макордей, Ф.В. Колесников, А.В. 2015-05-29T15:20:18Z 2015-05-29T15:20:18Z 2009 Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню / В.Ю. Баклан, I.П. Колесникова, М.В. Умінський, Ф.В. Макордей, А.В. Колесников // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 4. — С. 99-100. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82426 621.355 Досліджено новий вуглецевий матеріал — нанотрубки в якості каталізатора електровідновлення кисню. Виготовлено двошарові газодифузійні електроди з активною масою та гідрозапираючими шарами на ocнoвi нанотрубок із додаванням тефлонової суспензії Ф-4Д. Активність таких електродів менша за вугільні, але значно вища, ніж у графітових. Исследован новый углеродный материал — нанотрубки в качестве катализатора электровосстановления кислорода. Изготовлены двуслойные газодиффузионные электроды с активной массой и гидрозапорными слоями на основе нанотрубок с добавлением тефлоновой суспензии Ф-4Д. Активность таких электродов меньше, чем угольных, но значительно выше графитовых. A new carbon material — nanotubes as the catalyst of oxygen electroreduction have investigated. Belayered gasdiffusion electrodes with active mass and hydrolocking layers on the basis of nanotubes with addition of teflon F-4D suspension are made. Activity of such electrodes is less, than coal, but much higher then graphite. uk Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню Углеродные нанотрубки как катализаторы электровосстановления кислорода Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| spellingShingle |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню Баклан, В.Ю. Колесникова, I.П. Умінський, М.В. Макордей, Ф.В. Колесников, А.В. Электрохимия |
| title_short |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| title_full |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| title_fullStr |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| title_full_unstemmed |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| title_sort |
вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню |
| author |
Баклан, В.Ю. Колесникова, I.П. Умінський, М.В. Макордей, Ф.В. Колесников, А.В. |
| author_facet |
Баклан, В.Ю. Колесникова, I.П. Умінський, М.В. Макордей, Ф.В. Колесников, А.В. |
| topic |
Электрохимия |
| topic_facet |
Электрохимия |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Углеродные нанотрубки как катализаторы электровосстановления кислорода |
| description |
Досліджено новий вуглецевий матеріал — нанотрубки в якості каталізатора електровідновлення кисню. Виготовлено двошарові газодифузійні електроди з активною масою та гідрозапираючими шарами на ocнoвi нанотрубок із додаванням тефлонової суспензії Ф-4Д. Активність таких електродів менша за вугільні, але значно вища, ніж у графітових.
Исследован новый углеродный материал — нанотрубки в качестве катализатора электровосстановления кислорода. Изготовлены двуслойные газодиффузионные электроды с активной массой и гидрозапорными слоями на основе нанотрубок с добавлением тефлоновой суспензии Ф-4Д. Активность таких электродов меньше, чем угольных, но значительно выше графитовых.
A new carbon material — nanotubes as the catalyst of oxygen electroreduction have investigated. Belayered gasdiffusion electrodes with active mass and hydrolocking layers on the basis of nanotubes with addition of teflon F-4D suspension are made. Activity of such electrodes is less, than coal, but much higher then graphite.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82426 |
| citation_txt |
Вуглецеві нанотрубки як каталізатори електровідновлення кисню / В.Ю. Баклан, I.П. Колесникова, М.В. Умінський, Ф.В. Макордей, А.В. Колесников // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 4. — С. 99-100. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT baklanvû vuglecevínanotrubkiâkkatalízatorielektrovídnovlennâkisnû AT kolesnikovaip vuglecevínanotrubkiâkkatalízatorielektrovídnovlennâkisnû AT umínsʹkiimv vuglecevínanotrubkiâkkatalízatorielektrovídnovlennâkisnû AT makordeifv vuglecevínanotrubkiâkkatalízatorielektrovídnovlennâkisnû AT kolesnikovav vuglecevínanotrubkiâkkatalízatorielektrovídnovlennâkisnû AT baklanvû uglerodnyenanotrubkikakkatalizatoryélektrovosstanovleniâkisloroda AT kolesnikovaip uglerodnyenanotrubkikakkatalizatoryélektrovosstanovleniâkisloroda AT umínsʹkiimv uglerodnyenanotrubkikakkatalizatoryélektrovosstanovleniâkisloroda AT makordeifv uglerodnyenanotrubkikakkatalizatoryélektrovosstanovleniâkisloroda AT kolesnikovav uglerodnyenanotrubkikakkatalizatoryélektrovosstanovleniâkisloroda |
| first_indexed |
2025-11-25T20:39:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:39:26Z |
| _version_ |
1850525650619727872 |
| fulltext |
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
УДК 621.355
В.Ю. Баклан, I.П. Колесникова, М.В. Умінський, Ф.В. Макордей, А.В. Колесников
ВУГЛЕЦЕВІ НАНОТРУБКИ ЯК КАТАЛІЗАТОРИ ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ КИСНЮ
Досліджено новий вуглецевий матеріал — нанотрубки в якості каталізатора електровідновлення кисню. Виго-
товлено двошарові газодифузійні електроди з активною масою та гідрозапираючими шарами на ocнoвi нанот-
рубок із додаванням тефлонової суспензії Ф-4Д . Активність таких електродів менша за вугільні, але значно
вища, ніж у графітових.
Як відомо, найбільш активними каталізато-
рами реакції електровідновлення кисню є плати-
на та срібло. Однак використання цих матеріалів
обмежене у зв’язку з високою їx вартістю та де-
фіцитністю. На зміну їм розроблені та дослідже-
ні декілька типів каталізаторів електровідновлен-
ня кисню для повітряних (кисневих) електродів, які
не містять дорогоцінних металів, а саме: активова-
не вугілля у чистому вигляді та промотоване окси-
дами перехідних металів, промотована ацетиле-
нова сажа, складні оксиди перехідних металів
типу шпі- нелей та перовскитів [1—3].
Газодифузійні електроди на їx основі, які є
катодами хімічних джерел струму, готували на-
ступними методами. Для роботи з перепадом ти-
ску між електролітом та газовою фазою застосову-
вали металокерамічні пористі гідрозатворюючі
шари, а для роботи повітряних (кисневих) елек-
тродів використовували затворюючий шар на
ocнові ацетиленової сажі, гідрофобізованої фто-
ропластом Ф-4Д.
Таким чином, границя трьох фаз (зона реак-
ції) створюється перепадом тиску між електролі-
том та газовою стороною електрода або градієн-
том змочування шарів.
Електрохімічна активність повітряних елек-
тродів, яка вимірювалась у напівелементах зов-
нішньою поляризацією у вигляді вольт-амперних
характеристик, наведена на рис. 1.
Електроди різняться величиною початкового
потенціалу, який змінюється від 0.2 В (для сажі
+ МnO2) до 0.05 В (для вугілля). Але при одній
величині поляризаціі (ϕо–ϕх), наприклад 2 В, щі-
льності струму практично співпадають.
Нанотехнології, що розвиваються останнім ча-
сом, дозволили одержати новий вуглецевий мате-
ріал — нанотрубки, які за своїми властивостями
відрізняються від відомих вуглецевих матеріалів.
Питома поверхня складає 4⋅103 м2/г, а електропро-
відність близька до електропровідності графіту. На-
нотрубки одержують термічним розпиленням гра-
фітового електрода в плазмі дугового розряду,
палаючого в атмосфері Не. Продукти розпилення
містять поряд з частками графіту також деяку кі-
лькість фулеренів, що осаджуються на холодних
стінках розрядної камери, а також на поверхні като-
да, більш холодного в порівнянні з анодом. При
розгляді цього осаду знайшли протяжні цилінд-
ричні трубки довжиною понад мікрон i діаметром
у кілька нанометрів, поверхня яких утворена гра-
фітовими шарами [4, 5]. Дослідження вуглецевих
нанотрубок становлять значний iнтepec, обумов-
лений його незвичайною структурою та широким
діапазоном змін фізико-хімічних властивостей.
© В.Ю . Баклан, I.П . Колесникова, М .В. Умінський, Ф .В. Макордей, А.В. Колесников, 2009
Рис. 1. Поляризаційні криві повітряних електродів, зня-
ті у 30 %-му розчині КОН при кімнатній температу-
рі: 1 — електрод з активною масою на основі ацети-
ленової сажі, активований 10 % МnO2; 2 — на основі
шпінелі NiCo2O4; 3 — на основі вугілля.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 4 99
Новий матеріал використовувався для виго-
товлення гідрозапираючого шару в двошарових га-
зодифузійних електродах i активного шару таких
само електродів. Електроди досліджувалися як ка-
тоди в реакції електровідновлення кисню.
Гідрофобізація матеріалу, що необхідна для
створення границі трьох фаз, проводилася введен-
ням тефлонової суспензії Ф-4Д в кількостях 15—
50 % мас. до активного шару i 50—75 % мас. до
гідрозапираючого шару. Для порівняння були ви-
готовлені i досліджені електроди iз сажевим гід-
рофобізованим гідрозапірним шаром i активною
масою на ocнові активованого вугілля, нікель-ко-
бальтової шпінелі та графіту.
Електроди діаметром 60 мм виготовляли од-
ночасним пресуванням двох шарів (активного і
затворного) на нікелеву сітку, розташовану між
ними. Активну масу наносили у кількості 40
мг/см2. Спікання електродів проводилося при 300
оС на повітрі.
Електрохімічну активність визначали знят-
тям вольт-амперних характеристик за окисно-рту-
тним електродом порівняння в напівелементах при
кімнатній температурі в 30 %-му КОН . Дані при-
ведені в таблиці i на рис. 2.
Початкові потенціали електродів з викорис-
танням нанотрубок та графіту менше 0.05 В i не
залежать від змочування.
Таким чином, електроди на основі нанотру-
бок не відрізняються високою активністю в порів-
нянні з активованим вугіллям i Ni–Co шпінеллю.
Однак у порівнянні з графітом активність зростає
на порядок. Недоліком досліджуваного матеріалу
є його часткова гідрофільність, зв’язана з капіляр-
ними властивостями.
РЕЗЮМЕ. Исследован новый углеродный матери-
ал — нанотрубки в качестве катализатора электровос-
становления кислорода. Изготовлены двуслойные газо-
диффузионные электроды с активной массой и гидро-
запорными слоями на основе нанотрубок с добавлени-
ем тефлоновой суспензии Ф-4Д. Активность таких элек-
тродов меньше, чем угольных, но значительно выше
графитовых.
SUMMARY. A new carbon material — nanotubes as
the catalyst of oxygen electroreduction have investigated.
Belayered gasdiffusion electrodes with active mass and hyd-
rolocking layers on the basis of nanotubes with addition
of teflon F-4D suspension are made. Activity of such elec-
trodes is less, than coal, but much higher then graphite.
1. Тарасевич М .Р. Электрохимия углеродных мате-
риалов. -М .: Наука, 1984.
2. Фиалков А .С. Углеграфитовые материалы. -М .:
Энергия, 1979.
3. Уминский М .В., Макордей Ф.В., Хитрич В.Ф. //
Укр. хим. журн. -2001. -67, № 10. -С. 94—97.
4. Елецкий А .В. // Успехи физ. наук. -1997. -167, №
9. -С. 945—972.
5. Елецкий А .В. // Там же. -2002. -172, № 4. -С. 401—438.
Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова Надійшла 24.09.2008
Проблемна науково-дослідна лабораторія паливних елементів, Одеса
Электрохимия
Електрохімічна активність газодифузійних електродів
Активна маса
Затворний
шар,
30 % Ф-4Д
Щільність
струму,
мА/см2
при 0.2 В
Час до промо-
кання під на-
вантаженням,
діб
Вугілля Сажа 80–90 >60
Ni–Co шпінель ’’ 90–100 20
Графіт ’’ 5–10 30
Вугілля Нанотрубки 75–80 40
Ni–Co шпінель ’’ 75–80 10
Нанотрубки,
50 % Ф-4Д
’’ 60 90
Нанотрубки,
30 % Ф-4Д
’’ 30 15
Рис. 2. Поляризаційні криві повітряних електродів: 1
— з активною масою на основі нанотрубок та 15 %
тефлону; 2 — на основі нанотрубок та 50 % тефлону; 3
— на основі графіту та 15 % тефлону.
100 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 4
|