Electrochemical and physical characterization of pristine and activated molybdenum carbide - derived carbon electrodes for the oxygen electroreduction reaction

Polümeerelektrolüütmembraan-kütuseelement (PEMFC) on paljutõotavaks energiaallikaks portatiivsetes ja statsionaarsetes seadmetes. PEMFC on kõrge kasuteguri ja madala keskkonnareostusega ning töötab suhteliselt madalatel temperatuuridel. PEMFC efektiivsust enim piiravaks teguriks on hapniku redutseerumise reaktsiooni (ORR) aeglus katoodil. Seetõttu on paljud uurimustööd suunatud uute ORR katalüsaatorite arendamisele. ORR katoodse ülepinge vähendamiseks on erinevaid süsinikmaterjale aktiveeritud plaatina, plaatina-ruteeniumi ja teiste Pt-metallide sulamite ning d-metallide (Ni, Co, Fe, Cr) nanoklastritega. Käesoleva töö eesmärgiks oli uurida Pt ja Pt Ru sulamist katalüsaatorite alusmaterjali omaduste mõju ORR kineetikale 0,5 M H2SO4 vesilahuses. Katalüsaatori nanoosakeste kandjana kasutati Mo2C pulbrist kuuel kloreerimistemperatuuril vahemikus 600 kuni 1000 °C sünteesitud mikro-mesopoorset süsinikmaterjali. Tulemusi võrreldi kommertsiaalsest süsinikkandjast Vulcan® XC72 valmistatud elektroodi andmetega. Uuritud materjalide füüsikaliseks karakteriseerimiseks kasutati röntgenstruktuuranalüüsi, röntgenfotoelektronspektroskoopia, Raman spektroskoopia jt meetodeid. Materjalide morfoloogia ja süsiniku elektronkonfiguratsiooni määramiseks kasutati kõrglahutusega transmissioon-elektronmikroskoopiat (HRTEM) koos elektronide energiakao spektroskoopia ja valitud alalt elektronide difraktsiooni meetoditega. Pinna topograafia uurimiseks rakendati skaneerivat elektronmikroskoopiat. Materjali poorsus ja eripind määrati lämmastiku adsorptsiooni mõõtmistest ning tulemustest järeldus, et sünteesitemperatuur mõjutab oluliselt materjalide eripinda ning poorijaotust. Elektrokeemiliseks karakteriseerimiseks kasutati tsüklilise voltamperomeetria, pöörleva ketaselektroodi ja elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia meetodeid.

Author

• Vaarmets, Kersti

• süsinikelektroodid
• elektrokeemiline reduktsioon
• carbon-electrodes
• electrochemical reduction

Identifier

hdl:10062/41042

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/41042