Технология получения и свойства композитных каталитических слоев на основе аморфных углеродных пленок, модифицированных платиной

Авторы

  • N. k. Manabayev Казахский национальный университет имени аль-Фараби,Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа
  • O. YU Prikhod’ko Казахский национальный университет имени аль-Фараби,Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа
  • S. L. Mikhaylova Казахский национальный университет имени аль-Фараби,Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа
  • YE. YE. Terukova Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021
  • D. V. Zhilina Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021
  • T. K. Zvonareva Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021
  • YE. I. Terukov Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021

Ключевые слова:

аморфные гидрогенизированные углеродные пленки, платина, композит, физико- химические свойства, аморфты гидрогенизирленген көміртек қабыршалар, физика- химиялық касиеттері.

Аннотация

Приводятся результаты разработки технологии композитных слоев на основе аморфных гидрогенизированных углеродных пленок (а-С:Н), модифицированных платиной (а-С:Н), и исследования их физико-химических свойств. Слои композита получались методом магнетронного распыления комбинированной мишени из углерода и платины на постоянном токе в атмосфере аргона и водорода. Контроль структуры и физико-химических свойств слоев осуществляли по стандартным (электронно-микроскопические исследования, ИК-спектрометрия) и специально разработанным ме- тодикам с использованием методов спектрофотометрического химического анализа, гравиметрии, эллипсометрии по следующим параметрам: плотность и пористость, компонентный состав, тол- щина и показатель преломления, удельное электрическое сопротивление, электрокаталитические свойства (удельная мощность и каталитическая активность платины). Каталитическую активность слоев а-С:Н–Pt оценивали в воздушно-водородном топливном элементе. Показано, что полученные слои а-С:Н–Pt проявляют высокую каталитическую активность в воздушно-водородных топливных ячейках, достигающую 3 мВт/мкг. Выявлены основные закономерности, связывающие химический состав слоев и их структурные характеристики с электрокаталитической активностью в воздушно-водородной топливной ячейке. Платина мен модифицикацияланған (а-С:Н) гидрогенизирленген көміртек қабыршаларын (а-С:Н) негізінде композит қабаттың жасау технологиясының нәтижелері және оның физика-химиялық касиеттерін зерттеулері келтірілген. Композиттың қабаттары көміртек және платина құрама нысананың магнетрондық ыдырату әдісі мен аргонның және сутегінің атмосферасында алынды. Қабаттардың құрылымның және физика-химиялық қасиеттерін стандартты (электрондық-микроскопиялық зерт- теу, ИК-спектрометрия) және әдейі жасалынған методикасымен (спектрофотометриялық химиялық анализ, гравиметрия, эллипсометрия) зеттелінді. Алынған а-С:Н қабатының каталитикалық белсенділігін ауа-сутекті отын элементінде 3 мВт/мкг шамасына баратыны көрсетілген. Ауа-сутегі жану элементте осы қабаттардың электрокаталитикалық белсендігі химиялық құрамымен және құрылымдық сипатталарымен байланысының негізгі заңдылықтары аңықталды.

Библиографические ссылки

1 S.Towne, V. Viswanathan, J. Holbery, P. RiekeFabrication of polymer electrolyte membrane fuel cell MEAs utilizing inject print technology // Journal of Power Sources. 2007. Vol. 171. P. 575-584

2 Gorohov М.V., Kozhevin V.М., Yavsin D.А., Tomasov А.А, Zelenina N.К., Gurevich S.А. Elektrodispergirovanie spirtovyh rastvorov platinovoi cherni dlya formirovaniya vysokoporistyh katalilticheskih sloev vozduh-vodorodnyh toplivnyh elementov// Alternativnaya energetika, 2008. № 10. S. 26-30. (in Russ)

3 H. Morikawa, N. Tsuihiji, T. Mitsui, K. KanamuraPreparation of membrane electrode assembly for fuel cells by using electrophoretic deposition process // Journal of Electrochemical Society. 2004. Vol. 151. P. A1733-A1737

4 Khan M. R., Lin S. D. Using Pt sols to prepare low Pt-loading electrodes for polymer electrolyte fuel cells// Journal of Power Sources. 2006. Vol. 162. P. 186-191

5 M.S. Saha, A.F. Gullb, R.J. Allen, S. MukerjeeHigh-performance polymer electrolytefuel cells with ultralow Pt loading electrodes prepared by dualion-beam assisted deposition // ElectrochimicaActa. 2006. Vol. 51. P. 4680-4692

6 D. Wilkinspon, J. Zang, R. Hui et al. Proton Exchange Membrane Fuel Cells: Materials Properties and
Performance // Taylor and Francis Group, LLC. 2010

7 Ivanov-Omskii V.I., NashekinА.V., Sharonova L.V. Osobennosti rosta plenok a-C:HiaC: H<Cu> primagnetronnomraspylenii // FTP. 2000. Т. 34. V. 1.S. 96. (in Russ)

8 Zvonareva Т.К., Sharonova L.V. Vliyaniematerialapodlozhkinaskorostrosta I opticheskieparametrysloev
a-C : H // FТP. 1999. Т. 33 V. 6. S. 742. (in Russ)

9 Nechitailov А.А., Astrova Е.V., Goryachev D.N., Zvonareva Т.К., Ivanov-Omskii V.I., Remenyuk А.D., Sapurina I. Yu., Sreseli О. М., Тоlмаchеv V.А. Kataliticheskie sloi dlya toplivnyh elementov naos novepolianina I kompozitnyh sloev α-C – Pt, poluchennym magnetronnym raspyleniem. // PJTF. 2007 Т. 33. V. 13. S. 9-14. (in Russ)

Загрузки

Опубликован

2013-06-17

Выпуск

Раздел

Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука