Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

PRACOWNIA ELEKTROANALIZY CHEMICZNEJ NOWE STRATEGIE W ELEKTROKATALITYCZNEJ REDUKCJI TLENU W ŚRODOWISKU KWAŚNYM AGATA ZIELENIAK Promotor: dr K. Miecznikowski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "PRACOWNIA ELEKTROANALIZY CHEMICZNEJ NOWE STRATEGIE W ELEKTROKATALITYCZNEJ REDUKCJI TLENU W ŚRODOWISKU KWAŚNYM AGATA ZIELENIAK Promotor: dr K. Miecznikowski."— Zapis prezentacji:

1 PRACOWNIA ELEKTROANALIZY CHEMICZNEJ NOWE STRATEGIE W ELEKTROKATALITYCZNEJ REDUKCJI TLENU W ŚRODOWISKU KWAŚNYM AGATA ZIELENIAK Promotor: dr K. Miecznikowski Opiekun: mgr A. Kolary-Żurowska prof. dr hab. P.J. Kulesza W okresie ostatnich lat obserwuje się ogromne zainteresowanie pozyskiwaniem alternatywnych źródeł energii takich jak ogniwa paliwowe, które przekształcają energię chemiczną zmagazynowaną w paliwie (np. wodorze) bezpośrednio w energię elektryczną. Najczęściej spotykanym katalizatorem w ogniwach paliwowych jest platyna. Wprawdzie nanocząstki platyny osadzone na nośniku węglowym są dość efektywnym katalizatorem reakcji elektroredukcji tlenu, to istnieje konieczność ich aktywacji i stabilizacji w celu zwiększenia czasu pracy oraz mocy ogniwa paliwowego (np. wodorowo-tlenowego). W pracy zwrócono szczególną uwagę na nowe układy elektrokatalityczne: nanocząstki RuSe x /C do reakcji elektroredukcji tlenu o potencjalnym znaczeniu w konstrukcji metanolowych ogniw paliwowych DMFC (Direct Methanol Fuel Cell). Rozważane układy charakteryzują się nie tylko znaczną reaktywnością w procesie redukcji tlenu, ale i wykazują praktycznie całkowitą tolerancją na obecność metanolu. Obrazy uzyskane za pomocą Transmisyjnego Mikroskopu Elektronowego (TEM) (A) nanocząstki RuSe x /C; (B) nanocząstki RuSex/C modyfikowane WO 3 Cykliczna Krzywa Woltamperometryczna Badanego Układu w Obecności i w Nieobecności Tlenu (A) Cykliczne krzywe woltamperometryczne (a) nanocząstek RuSe x /C (b) nanocząstek RuSe x /C modyfikowany WO 3 i (c) nanocząstek Pt osadzonych na węglu szklistym i zarejestrowanych w odtlenionym roztworze 0.5 mol dm -3 H 2 SO 4 ; szybkość przemiatania potencjałem 50 mV s -1. (B) Krzywe woltamperometryczne po odjęciu tła zarejestrowane w natlenionym elektrolicie podstawowym. A B Krzywa woltamperometryczna zarejestrowana dla wirującej elektrody dyskowej z pierścieniem (RRDE); szybkość przemiatania potencjałem 10 mV s -1 w 0.5 mol dm -3 H 2 SO 4 przy szybkości wirowania 1600 obr. min. -1 : (A) prąd dysku (B) prąd pierścienia. Krzywe dla warstw (a) nanocząstek RuSe x /C, (b) nanocząstek RuSe x /C modyfikowane WO 3 i (c) nanocząstek Pt. Potencjał przyłożony do pierścienia 1.2 V. Zależność (A) Levich (B) Koutecky Levich dla redukcji tlenu (wyznaczona przy potencjale 0.5 V) na warstwach (osadzonych na węglu szklistym) (a) nanocząstek RuSe x /C ; (b) nanocząstek RuSe x /C+WO 3. Ilość wytwarzanego nadtlenku wodoru (%X H2O2 ) w stosunku do redukowanego tlenu w trakcie eksperymentu RRDE w zależności od przyłożonego potencjału dla warstw (a) nanocząstek RuSe x /C (b) nanocząstek RuSe x /C+WO 3 (c) nanocząstek Pt. Szybkość przemiatania potencjałem 10 mV s -1 w 0.5 mol dm -3 H 2 SO 4 przy szybkości wirowania 1600 obr. min. -1 Krzywe prąd – potencjał otrzymane metodą wirującego dysku (RDE) dla procesu redukcji tlenu dla warstw (A) nanocząstek RuSe x /C modyfikowanych WO 3 (B) nanocząstek Pt/C. Linie ciągłe dla natlenionego roztworu 0.5 mol dm -3 H 2 SO 4 w nieobecności metanolu. (A) gwiazdki i (B) linia przerywana w obecności 0.5 mol dm -3 metanolu. Szybkość wirowania 1600 obr. min. -1. Charakterystyka prądowo – napięciowa oraz zależność gęstości mocy w funkcji gęstości prądu wyznaczona dla paliwowego ogniwa wodorowo – tlenowego, w którym anodę stanowił katalizator złożony z nanocząstek Pt (0.4 mg cm -2 ), natomiast katoda była w postaci nanocząstek RuSe x /C (a, a`) i modyfikowanych nanocząstek RuSe x /C (b,b`). W obydwu przypadkach ilość naniesionego RuSe x /C była jednakowa i wynosiła 0.4 mg cm -2. Wnioski: Wzrost aktywności centrów katalitycznych nanocząstek RuSe x przez rozproszenie ich w matrycy przewodzącej tlenku wolframu (VI) WO 3 wykazuje właściwości katalityczne względem redukcji nadtlenku wodoru, stanowiąc źródło ruchliwych protonów, które z mechanistycznego punktu widzenia są niezbędne do przeprowadzenia efektywnej 4-elektronowej redukcji tlenu do wody WO 3 jest dobrym mediatorem zdolnym do szybkiego przeniesienia elektronu do miejsc aktywnych nanocząstek RuSe x Aktywacja centrów inicjujących redukcję tlenu (RuSe x ) wspomagana aktywnością matrycy z tlenku wolframu (WO 3 ) powoduje przesunięcie potencjału redukcji tlenu w kierunku wartości bardziej dodatnich i zmniejszenie ilość wytwarzanego w tym procesie niepożądanego produktu pośredniego H 2 O 2 wyniki zostały opublikowane : A. Kolary-Żurowska, A. Zieleniak, K. Miecznikowski, B. Baranowska, S. Fiechter, P. Bogdanoff, I. Dorbandt, R. Marassi, P.J. Kulesza, Activation of methanol-tolerant carbon-supported RuSe x electrocatalytic nanoparticles towards more efficient oxygen reduction, J. Solid State Electrochemistry, w druku Cele pracy: Przygotowanie alternatywnych katalizatorów w postaci zawiesiny tzw. tuszu (ang. ink) Opracowanie metod aktywacji nanocząstek RuSex/C w celu nie tylko zwiększenia gęstości prądowych (w przeliczeniu na jednostkę masy katalizatora), ale przede wszystkim w celu przesunięcia potencjału reakcji redukcji tlenu w kierunku potencjałów bardziej dodatnich. Przeprowadzenie analizy kinetycznej z wykorzystaniem diagnostycznej techniki wirującej elektrody dyskowej (RDE) oraz wirującej elektrody dyskowej z pierścieniem (RRDE). Przeprowadzenie testów z wykorzystaniem ogniwa paliwowego, w których jako katodę zastosowano układ nanocząstek RuSex/C modyfikowanych tlenkiem wolframu Podziękowania: Pomiary przy zastosowaniu testowego ogniwa paliwowego zostały przeprowadzone przez mgr A. Kolary- Żurowską dzięki uprzejmości prof. R. Marassi z University of Camerino, Włochy.


Pobierz ppt "PRACOWNIA ELEKTROANALIZY CHEMICZNEJ NOWE STRATEGIE W ELEKTROKATALITYCZNEJ REDUKCJI TLENU W ŚRODOWISKU KWAŚNYM AGATA ZIELENIAK Promotor: dr K. Miecznikowski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google