Elektrokatalitički materijali za oksidaciju borhidrida
Electrocatalytic materials for borhydride oxidation
Докторанд
Milikić, JadrankaМентор
Šljukić-Paunković, BiljanaЧланови комисије
Mentus, SlavkoPašti, Igor
Vujković, Milica
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Danas se kao primarni izvori energije u industriji koriste fosilna goriva, nafta i prirodan
gas. Zalihe navedenih goriva su ograničene, a i posledice korišćenja ovih goriva su
veoma nepovoljne po životnu sredinu pa se traga za obnovljivim i ekološki
prihvatljivijim izvorima energije. Usled svetske energetske krize, koja još uvek traje,
značajno je oživelo naučno i tehnološko interesovanje za NaBH4 za skladištenje ili kao
izvor energije. Prva istraživanja su se odnosila na skladištenje vodonika dok je nešto
kasnije pomenuta direktna elektrooksidacija NaBH4 za primenu u direktnim
borhidridnim gorivnim ćelijama.
Gorivne ćelije su elektrohemijske ćelije, koje hemijsku energiju goriva pretvaraju u
električnu energiju. Danas primenu prvenstveno imaju u automobilskoj industriji, jer ne
postoje zagađujući izduvni gasovi, što ima blagotvoran uticaj na životnu sredinu.
Na osnovu brojnih istraživanja zlato i srebro pokazuju najbolju elektrohemijsku
efikasnost u elektrooksidaciji borhidrida, gde j...e postignut visok prinos elektrona, za
razliku od npr. platine gde je prinos manji. Međutim, treba istaći da je zlato veoma
skupo i ima sporu kinetiku elektrooksidacije borhidrida pa se zato traga za novim
elektrokatalizatorima.
Cilj ovog rada je analiza anodnih materijala za oksidaciju natrijum borhidrida i njihova
primena u direktnim borhidridnim gorivnim ćelijama. U okviru ovog rada testirano je
pet materijala sa različitim masenim sadržajima gradivnih komponenti. Testirane su
komercijalne legure platine i nikla ili kobalta na ugljeničnoj osnovi, zatim, legure
platina retke zemlje (od kojih je testiran disprozijum), takođe, nikal i elementi retke
zemlje (disprozijum i samarijum), potom, elektrokatalizatori paladijuma sintetisani na
dve različite ugljenične osnove i elektrokatalizatori srebra sintetisanih na ugljeniku.
Od pomenutih elektrokatalizatora pokazano je da je najefikasniji za oksidaciju
borhidrida platina-nikal ili kobalt. Efikasnost je utvrđena na osnovu brojnih
elektrohemijskih i kinetičkih parametara. Zapravo, pomenuti elektrokatalizatori platine
pre svega daju najveće gustine struje, najnižu energiju aktivacije i najveći broj
razmenjenih elektrona.Veoma je bitno i napomenuti i cenu ovih elektrokatalizatora koja
je svakako niža od čiste platine na ugljeniku. Slično ponašanje su pokazali i testrani
elektrokatalizatori paladijuma, koji takođe ima nižu cenu od platine. Nešto manju
efikasnost za oksidaciju borhidrida pokazale su redom nikal-retke zemlje, platina-retke
zemlje, dok su najmanje aktivni elektrokatalizatori na bazi srebra...
Nowadays, fossil fuels, oil and natural gas are used as primary sources of energy in
industry. The supplies of the abovementioned fuels are limited, and the consequences of
their use are very harmful to the environment and so there is a search for renewable and
ecologically acceptable sources of energy. Scientific and technological interest in
NaBH4, as a storage of energy or hydrogen, has significantly revived because of the
world energy crisis which is still ongoing. The first researches have dealt with hydrogen
storage while the direct electrooxidation NaBH4 for use in fuel cells has been mentioned
later.
Fuel cells are electrochemical cells which convert chemical energy of a fuel into
electrical energy. Today, they are primarily applied in automotive industry because
there are no polluting exhaust gases which has a beneficial impact on the environment.
On the basis of numerous researches, gold and silver show the best electrochemical
efficiency in borohydride electrooxidation where... a high yield of electrons is achieved
unlike platinum for example, where the yield is lower. However, it should be pointed
out that gold is very expensive and has a slow borohydride electrooxidation kinetics and
that is why there is a search for new electrocatalysts.
The aim of this work is analysis of anode materials for sodium borohydride oxidation
reaction and their application in direct borohydride fuel cells. In the scope of this work,
five materials with different mass contents of constituent components were tested.
Commercial alloys of platinum and nickel or cobalt supported on carbon, then, alloys of
platinum and rare earths (of which dysprosium was tested), and also, nickel and rare
earths (dysprosium and samarium), then, carbon-supported palladium and silver
electrocatalysts.
It was shown that carbon-supported platinum-nickel and platinum-cobalt arethe most
efficient for borohydride oxidation among the mentioned electrocatalysts. The
efficiency is determined basedon the values ofseveral electrochemical and kinetic
parameters. In fact, the abovementioned platinum electrocatalysts give the highest
current densities, the lowest activation energy and the largest number of exchanged
electrons. It is very important to mention the price of these electrocatalysts which is
surely lower than pure carbon-supported platinum. The tested electrocatalysts of
palladium, which also have lower price than platinum, have shown the similar
behaviour. A slightly lower efficiency of borohydride oxidation was shown bynickelrare
earth and then platinum-rare earth, while the lowest activity was shown by the
carbon-supported silver electrocatalysts...
Факултет:
Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемијуДатум одбране:
30-11-2016Пројекти:
- Литијум-јон батерије и горивне ћелије-истраживање и развој (RS-45014)
- Молекуларно дизајнирање наночестица контролисаних морфолошких и физичко-хемијских карактеристика и функционалних материјала на њиховој основи (RS-45004)