1 / 14

Kierownik pracy: prof. dr hab. Andrzej Czerwiński Opiekun: mgr Michał Soszko

Właściwości katalityczne stopów platyny, palladu i rutenu jako materiałów elektrodowych ogniw paliwowych. Kierownik pracy: prof. dr hab. Andrzej Czerwiński Opiekun: mgr Michał Soszko. Paweł Miturski. Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii. Plan prezentacji. Ogniwa paliwowe

pravat
Download Presentation

Kierownik pracy: prof. dr hab. Andrzej Czerwiński Opiekun: mgr Michał Soszko

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Właściwości katalityczne stopów platyny, palladu i rutenu jako materiałów elektrodowych ogniw paliwowych Kierownik pracy: prof. dr hab. Andrzej Czerwiński Opiekun: mgr Michał Soszko Paweł Miturski Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii

  2. Plan prezentacji • Ogniwa paliwowe • Ogniwa paliwowe alkoholowe • Cel pracy • Elektrokataliza • Elektrooksydacja związków organicznych • Techniki pomiarowe

  3. Ogniwa paliwowe Reakcje zachodzące w ogniwie: Oks1 + n1↔ Red1 (E1) Oks2 + n2 ↔ Red2 (E2) Dla E1> E2 Ogniwo paliwowe może być generatorem zarówno energii elektrycznej jak i związków chemicznych H2O produkt praca - + anoda elektrolit katoda (1/n2) Red2 + (1/n1) Oks1 → (1/n2) Oks2 + (1/n1) Red1 O2 paliwo

  4. Ogniwa paliwowe Sprawność ogniwa paliwowego: Sprawność silnika cieplnego: Przewagą ogniw paliwowych jest eliminacja przemian cieplnych Sprawność rzeczywista • Podział ogniw paliwowych • PAFC (z kwasem fosforowym) • PEFC (ze stałym elektrolitem polimerowym) • AFC (alkaliczne ogniwo paliwowe) • MCFC (ze stopionymi węglanami) • SOFC (ze stałymi tlenkami)

  5. Ogniwa paliwowe • Ogniwa paliwowe alkoholowe (DAFC): • CH3OH + 3/2O2→ CO2 + 2H2O • (Uteor = 1,21 V) • C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O • (Uteor = 1,14 V) • Ogniwa DMFC, jako jeden z typów PEFC, wykorzystują jako elektrolit membrany elektrolitowe. • Zalety ogniw DAFC: • stosowanie lekkich związków organicznych bogatych w wodór • łatwość magazynowania paliwa • brak potrzeby obróbki paliwa H2O CO2 praca - + anoda H+ H+ H+ H+ katoda CH3OH O2

  6. Cel pracy Kierunki rozwoju ogniw DAFC • Membrany nieprzepuszczalne o wysokim przewodnictwie jonowym • Efektywne katalizatory anodowe

  7. Elektrokataliza Kataliza– przyspieszanie reakcji chemicznej spowodowane dodatkiem do układu związku chemicznego (katalizator) Elektrokataliza - transport masy i ładunku - wpływ pola elektrycznego Na szybkość procesu ma wpływ: - współczynnik pokrycia powierzchni (θ) izoterma Tiemkina: θ = A + Blog(E) - siła wiązania z powierzchnią (electronic factor) - powierzchnia elektrody (rozmieszczenie centrów aktywnych – geometric factor) kataliza: elektroktaliza: Źródło: http://www.chemcases.com/silicon/images/f18_024.jpg

  8. Elektrokataliza Jak porównywać katalizatory? 1. Porównanie wielkości prądu katodowego i anodowego - najczęściej 2. Wartość nadnapięcia η– ważne z technologicznego punktu widzenia 3. Siła wiązania reagenta z powierzchnią elektrody Wykres zależności natężenia prądu I w funkcji siły wiązania M-H Źródło: Modern Electrochemistry 2A, Second Edition, ed by J O`M Bocris, A. K.N. Reddy, M Gamboa-Aldeco. 2000, NY, Culver Academic, str. 1285

  9. Elektrooksydacja zw. org. Etapy utleniania metanolu na platynie • CH3OH + Pt → Pt·CH2OH + H+ + e • Pt-CH2OH + Pt → Pt2·CHOH + H+ + e • Pt2-CHOH + Pt → Pt3·COH + H+ + e • Pt3-COH→ Pt·CO + 2Pt + H+ + e • Pt + H2O → Pt·OH + H+ + e • Pt·CO + Pt·OH → CO2 + 2Pt + H+ + e Źródło: W. Vielstich, ‘Fuel Cells’, Wiley Interscience, New York(1965) Źródło: S. Martinez, C. F. Zinola, J Solid State Electrochem (2007) 11:947–957

  10. Elektrokataliza zw.org. Badania katalizatorów Stopy dwu- i trójskładnikowe, których głównym składnikiem jest platyna. Używane dodatki: - metal musi mieć niższy potencjał utleniania powierzchni (usuwanie CO) Sugerowanymi metalami są cyna, bizmut, molibden i ruten (najbardziej obiecujący). Mechanizm bifunkcjonalny: Pt – adsorpcja Me i jego dysocjacja, Ru – utlenianie zaadsorbowanych produktów Stopy trójskładnikowe Przykład: Pt-Pd-Ru

  11. Metody badawcze Chronowoltamperometria woltamperometria z liniowo zmieniającym się w czasie potencjale Chronoamperometria rejestracja zmiany natężenia prądu I w czasie t przy stałym potencjale CV elektrody Pt w silnie kwaśnym elektrolicie Źródło: Siwek H., Tokarz W., Kotowski J., Piela P., Czerwiński A. Przem. Chem. 2005, 84, 853 Wykres I = f(t) dla elektrody stopowej Pt/Ru Źródło: H. Hoster, T. Iwasita, H. Baumgartner and W. Vielstich, J. Electrochem. Soc., 148, A496 (2001)

  12. Metody badawcze AES (Auger Electron Spectroscopy) Eelektronu = E1 + E2 + E3 E1 – energia elektronu wybitego na początku E2 – energia elektronu zapełniającego lukę E3 – energia elektronu opuszczającego atom Proces może zostać zainicjowany przez: - wychwyt elektronu przez jądro - kwant promieniowania X lub γ Procesem konkurencyjnym do emisji elektronów Augera jest emisja promieniowania rentgenowskiego. Źródło: Wikipedia Commons

  13. Metody badawcze SEM (Scanning Electrone Microscope) Pomiar efektów związanych z padaniem na Powierzchnię próbki wiązki elektronów (emisja elektronów wtórnych, odbitych, energia i długość fali promieniowania X) STM (Scanning Tunneling Microscope) Badanie obsadzonych i nieobsadzonych Stanów elektronowych na powierzchni. CO zaadsorbowany na Pt (111) Źródło: I. Villegas and M. J. Weaver, J. Chem. Phys., 101, 1648 (1994) Powierzchnie LVE Pt/Au i Pt-Rh/Au Źródło: Tokarz W., Piela P., Czerwiński A. J Solid State Electrochem

  14. Dziękuję za uwagę

More Related