Web design by Aleksey D. Zolotarenko | Contact Us

a1_1.jpg

к.х.н., с.н.с.
А.Д. Золотаренко

руководитель группы

Google Scholar

a2.png

С.В. Дорошенко
сотрудник

Разум несомненно кажется слабым, когда мы думаем о стоящих перед ним задачах.

Альберт Эйнштейн

Надо быть смелым, выдвигая гипотезы, и беспощадным, опровергая их.

Имре Лакатос

Гипотеза является необходимым вспомогательным средством прогрессирующего познания природы.

Вильгельм Дильтей




Исследование материалов для топливных элементов

Топливные элементы (ТЭ) являются быстро развивающейся энергетической технологией, достижения которой будут использоваться в промышленности, на транспорте и в быту. Превращая химическую энергию водорода, органических водородсодержащих топлив и т.п. в электричество и тепло без промежуточных преобразований, ТЭ способны удовлетворить самые строгие требования относительно экономии энергоресурсов и состояния окружающей среды. Направления исследований настоящей группы сводятся к решению следующих задач:
- подбор, синтез и изучение свойств катализаторсодержащих материалов для электродов;
- изучение электрохимических свойств разрабатываемых материалов;
- синтез и исследование материа-лов для твердополимерных мембран с протонной проводимостью;
- оптимизация конструкции топливного элемента, исследование влияния конструктивных параметров на работу топливных элементов.


ТЭ, изготовленный в лаборатории №67, в сборе со светодиодом с твердополимерной протонной мембраной

Выше показана ячейка топливного элемента, собранная в лаборатории на основе твердого полимерного электролита, состоящая из зажатой между коллекторами тока мембраны с нанесенными на нее гидрофобными и каталитическими слоями. Одной из основных задач, стоящей перед исследователями, является обеспечение хорошего массообмена в каталитических и гидрофобных слоях, в частности удаление из каталитических слоев продукта реакции воды.


Твердополимерная мембрана Добровольского с электродами


ТЭ со щелочным электролитом, запитанный
из металлогидридного накопителя водорода, изготовленного в лаборатории

В лаборатории проводится синтез и исследование каталитических свойств катализаторсодержащих наноструктурных материалов для анодов топливных элементов. Для их получения используются различные методы синтеза таких материалов. На сегодняшний день самым эффективным оказался дуговой метод в среде гелия. При синтезе образуется сразу три наноструктурных углеродных материала: сажа (а), сердцевина (б), и кора (в) депозита, каждый из которых имеет свою специфичную наноструктуру и строгоопределенное оригинальное распределение катализатора (Pt) по объему материала и его (Pt) концентрацию.


Схема, представляющая солнечно-водородный цикл (фотопреобразователь - электролизер - топливный элемент - потребитель - источник света)

Чрезвычайно большая площадь поверхнос-ти таких материалов и их газовая проницаемость являются чрезвычайно важными свойствами для платиносодержащего наноструктурного углерода.


а

б

в

Сегодня топливные элементы признаны одним из энергетических приоритетов в мире. С ними многие страны связывают свою энергетическую независимость. Пройдя долгий путь испытаний, топливные элементы уже стали на путь частичной коммерциализации. Мировой опыт использования источников электричества на их основе показывает, что топливные элементы снижают потребность в топливе вдвое и практически не загрязняют окружающую среду. Кроме производства энергии стационарными, передвижными и переносными (мобильными) источниками мощностью от нескольких ватт до мегаватт, они с успехом используются в транспортных средствах. Ветровые и солнечные генераторы с топливными элементами становятся средствами бесперебойного энергоснабжения. Энергоемкость источника тока на основе топливного элемента может превышать в 10 раз энергоемкость литийионной батареи.
На некоторые способы получения катализаторсодержащих наноструктурных материалов для топливных элементов оформлены патентные заявки Украины.