Elektrokataliza oksidacije malih organskih molekula na elektrodama platine i paladijuma modifikovanim nanoostrvima paladijuma, rodijuma i rutenijuma-značaj za primenu u gorivnim ćelijama
Electrocatalysis of small organic molecules oxidation on platinum and palladium electrodes modified by palladium, rhodium and ruthenium nanoislands-importance for fuel cells application.
Докторанд
Maksić, Aleksandar D.Ментор
Miljanić, ŠćepanЧланови комисије
Štrbac, SvetlanaŠljukić-Paunković, Biljana
Stojković-Simatović, Ivana
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Kao odgovor rastućim energetskim potrebama modernog društva i potrebi za
rešavanjem ekoloških problema, naučna i tehnološka istraživanja su fokusirana ka
pronalaženju čistih i efikasnih izvora energije u cilju smanjenja emisije CO2 koje potiče
od sagorevanja fosilnih goriva i izbegavanju eventualne energetske krize. Shodno tome,
javlja se sve veće interesovanje ka razvoju novih, jeftinijih i ekoloških sistema za
konverziju i skladištenje energije. Od svih sistema za konverziju energije najviše
obećavaju gorivne ćelije koje kao gorivo koriste male organske molekule kao što su
vodonik, metanol i etanol u kojima se prilično efikasno vrši direktna konverzija
hemijske u električnu energiju uz vrlo nisku emisiju zagađivača.
Gorivne ćelije koje koriste alkohol kao gorivo (DAFCs – Direct Alcohol Fuel
Cells) kao izvor energije su naročito pogodne za korišćenje, kako u prevoznim
sredstvima, tako i u malim elektronskim uređajima, zbog njihovog relatvno brzog starta
i niske radne temperature. Uprk...os obimnim istraživanjima, široka upotreba alkoholnih
gorivnih ćelija još uvek je ograničena zbog njihove cene, relativno niske energije kao i
nezadovoljavajuće gustine snage. U cilju rešavanja ovih problema, istraživanja su
usmerena ka boljem razumevanju mehanizama elektrohemijskih reakcija koje se
dešavaju u gorivnim ćelijama i razvoju visoko aktivnih elektrodnih katalizatora da bi se
postigla bolja efikasnost, a samim tim i smanjenje cene.
U ovom proučavanju, ispitivane su reakcije elektrooksidacije metanola i
etanola u alkalnoj sredini na bimetalnim elektrodama, dobijenim spontanim
deponovanjem nanoostrva paladijuma, rodijuma i rutenijuma uz pokrivenost manju od
monosloja na površinama polikristalnih elektroda platine i paladijuma. Ex-situ
karakterizacija dobijenih Pd/Pt(poly), Rh/Pd(poly) i Ru/Pd(poly) nanostruktura je
vršena mikroskopijom atomskih sila (AFM), elipsometrijskom spektroskopijom i
rendgenskom fotoelektronskom sprektroskopijom (XPS). In-situ karakterizacija
dobijenih elektroda kao i proučavanje reakcije elektrooksidacije metanola i etanola
vršene su cikličnom voltametrijom u 0,1 M KOH-u. Bimetalne površine modifikovanih
elektroda su pokazale bolju katalitičku aktivnost za reakcije oksidacije metanola i
etanola u alkalnoj sredini...
In response to the energy needs of modern society and emerging ecological
concerns, scientific and technological researches have focused on the development of
clean, efficient power sources to diminish CO2 emission coming from combustion of
fuels and to avoid energy crisis. Consequently, development of novel, low-cost, and
environment friendly energy conversion and storage systems has raised significant
interest. Among various energy conversion and storage systems, one of the most
encouraging is fuel cells using small organic molecules such as methanol and ethanol
since they convert chemical energy directly into electrical energy with high efficiency
and low pollutant emissions.
Direct alcohol fuel cells (DAFCs) are an ideal fuel cell system for applications
in electric vehicles and electronic portable devices due to their relatively quick start-up
and low operating temperature. Despite extensive research, the wide commercial use of
DAFCs is hampered by their high cost, relatively low ...energy and power densities. In
order to address these problems, researches are focused to better understanding of the
mechanism of electrochemical reactions taking place in fuel cells and development of
highly active electrode catalysts to attain high efficiency of DAFCs, and subsequently
lowering the cost.
In this study, bimetallic electrodes prepared by Pd, Rh and Ru nanoislands
spontaneously deposited on polycrystalline platinum, Pt(poly), and polycrystalline
palladium, Pd(poly), at submonolayer coverage were explored for methanol and
ethanol oxidation in alkaline media.
Characterization of obtained Pd/Pt(poly), Rh/Pd(poly) and Ru/Pd(poly)
nanostructures was performed ex situ by AFM imaging, spectroscopic ellipsometry and
by X-ray photoelectron spectroscopy. In situ characterization of the obtained electrodes
and subsequent methanol and ethanol oxidation measurements were performed by
cyclic voltammetry in 0,1 M KOH. Bimetallic surfaces of modified electrodes exhibited
the highest catalytic activity for methanol and ethanol oxidation in alkaline media...
Факултет:
Универзитет у Београду, Хемијски факултетДатум одбране:
23-03-2018Пројекти:
- Водонична енергија - развој нових материјала: електролитичко добијање водоника, водоничне горивне ћелије, изотопски ефекти (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-172045)
- Литијум-јон батерије и горивне ћелије-истраживање и развој (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-45014)
- Функционални, функционализовани и усавршени нано материјали (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-45005)