Платина мөлшерінің қатты полимерлі электролиті бар отын элементінің мембрана-электродтық блоктарының сипаттамаларына әсерін зерттеу
DOI:
10.26577/RCPh20259435Кілт сөздер:
fuel cells, catalyst, membrane-electrode assembly (MEA), voltage, platinumАңдатпа
Бұл жұмыста отын элементтерінде қолданылатын мембрана-электрод блогының (МЭБ) сипаттамаларына платинаның мөлшері, температура және оттегінің концентрациясы сияқты негізгі параметрлердің әсері талданады. Зерттеудің негізгі мақсаты – өнімділік пен үнемділіктің арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін катализаторлардың құрамын оңтайландыру бойынша ұсыныстар әзірлеу. Модельдеу үш түрлі катализаторлар үшін орындалды: таза платина (Pt), никель қоспасы бар платина (Pt-Ni) және кобальт қоспасы бар платина (Pt-Co). Белсенділік, омикалық және масса жоғалтуларын ескере отырып, ток тығыздығына байланысты кернеу, қуат және тиімділік тәуелділіктері зерттелді. Катализаторлардың тұрақтылығын бағалау үшін жүктеме ауқымында кернеудің өзгеру параметрі (ΔV) пайдаланылды. Зерттеу нәтижелері платинаның мөлшері МЭБ өнімділігіне ең үлкен әсер ететінін көрсетеді. Платинаның оңтайлы мөлшері – 1.0 шартты бірлік, бұл кезде қуат пен тиімділіктің ең жоғары мәндері қол жеткізіледі. Дегенмен, қоспаланған катализаторлар (Pt-Ni және Pt-Co) аз шығындармен тұрақтылықты көрсетеді, бұл оларды қолдануға перспективалы етеді. Сондай-ақ сипаттамалардың температура мен оттегінің концентрациясына тәуелділігі анықталды, бұл пайдалану шарттарын бақылаудың маңыздылығын айқындайды.
Әдебиеттер тізімі
Tellez-Cruz M.M., Escorihuela J., Solorza-Feria O., Compañ V. Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs): Advances and challenges // Polymers. – 2021. – Vol.13. – P.3064.
Pan M., Pan C., Li C., Zhao J. A review of membranes in proton exchange membrane fuel cells: Transport phenomena, performance and durability // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. – Vol.141. – P.110771.
Hua Z., Zheng Z., Pahon E., Péra M.C., Gao F. A review on lifetime prediction of proton exchange membrane fuel cells system // Journal of Power Sources. – 2022. – Vol.529. – P.231-256.
Wang X.R., Ma Y., Gao J., Li T., Jiang G.Z., Sun Z.Y. Review on water management methods for proton exchange membrane fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol.46(22). – P.12206-12229.
Jawad N. H., Yahya A.A., Al-Shathr A.R., Salih H.G., Rashid K.T., Al-Saadi S., Alsalhy Q.F. Fuel cell types, properties of membrane, and operating conditions: A review // Sustainability. – 2022. – Vol.14(21). – P.14653.
Jiao K., Xuan J., Du Q., Bao Z., Xie B., Wang B., Guiver M.D. Designing the next generation of proton-exchange membrane fuel cells // Nature. – 2021. – Vol.595(7867). – P.361-369.
Haider R., Wen Y., Ma Z.F., Wilkinson D.P., Zhang L., Yuan X., Zhang J. High temperature proton exchange membrane fuel cells: progress in advanced materials and key technologies // Chemical Society Reviews. – 2021. – Vol.50(2). – P.1138-1187.
Okonkwo P.C., Ige O.O., Uzoma P.C., Emori W., Benamor A., Abdullah A.M. Platinum degradation mechanisms in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) system: A review // International journal of hydrogen energy. – 2021. – Vol.46(29). – P.15850-15865.
Osmieri, L., Meyer, Q. Recent advances in integrating platinum group metal-free catalysts in proton exchange membrane fuel cells // Current Opinion in Electrochemistry. – 2022. – Vol.31. – P.100847.
Litkohi H.R., Bahari A., Gatabi M.P. Improved oxygen reduction reaction in PEMFCs by functionalized CNTs supported Pt–M (M= Fe, Ni, Fe–Ni) bi-and tri-metallic nanoparticles as efficient electrocatalyst // International Journal of Hydrogen Energy. – 2020. – Vol.45(43). – P.23543-23556.
Belenov S., Alekseenko A., Pavlets A., Nevelskaya A., Danilenko M. Architecture evolution of different nanoparticles types: relationship between the structure and functional properties of catalysts for PEMFC // Catalysts. – 2022. – Vol.12(6). – P.638.
Pavlets A.S., Alekseenko A.A., Tabachkova N.Y., Safronenko O.I., Nikulin A.Y., Alekseenko D.V., Guterman V.E. A novel strategy for the synthesis of Pt–Cu uneven nanoparticles as an efficient electrocatalyst toward oxygen reduction // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol.46(7). – P.5355-5368.
Xiao F., Wang Q., Xu G. L., Qin X., Hwang I., Sun C. J., Shao M. Atomically dispersed Pt and Fe sites and Pt–Fe nanoparticles for durable proton exchange membrane fuel cells // Nature Catalysis. – 2022. – Vol.5(6). – P.503-512.
