Том 60, № 9 (2024)

В работе исследовались электрокатализаторы на основе платинированных оксидов TiO₂(Ru) с разным содержанием рутения для применения в качестве рабочего электрода твердотельных потенциометрических сенсоров на H₂ и CO. Увеличение содержания рутения не влияет на размер частиц платины, но снижает ее содержание в металлическом состоянии. В работе представлены данные рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов и сканирующей электронной микроскопии. Полученные электрокатализаторы исследовались в качестве материала рабочего электрода в сенсорах водорода и монооксида углерода с концентрациями в потоке воздуха от 1 до 50 000 ppm. На характеристики сенсоров влияют состав оксидного носителя и его структура. Для практического применения рекомендованы электрокатализаторы со структурой рутила, содержание рутения определяется анализируемым диапазоном концентраций CO.

В работе исследован проточный химический источник тока, мембранно-электродный блок которого представляет собой гибрид газодиффузионного анода водородно-воздушного топливного элемента (ТЭ) и катода ванадиевой проточной редокс-батареи (ВПРБ), работающего за счет циркуляции сернокислого раствора солей ванадия в степени окисления +4 и +5 через пористый углеродный материал:

(Pt–C)H₂|Nafion|VO₂⁺(С). Концепция одородно-ванадиевой проточной батареи (ВВПБ) была предложена ранее (2013 г.) в качестве альтернативы ВПРБ для решения задач накопления/воспроизводства электроэнергии в накопителях большой емкости, однако ее практическая реализация до настоящего времени ограничена единичными ячейками с активной площадью не более нескольких десятков см². Целью настоящей работы являлись выявление и минимизация факторов, ограничивающих удельную мощность разряда такого гибрида – по этому показателю ВВПБ уступают как водородно-воздушным ТЭ, так и ВПРБ, несмотря на сочетание их более обратимых полуэлементов. Объектом исследования выступала ячейка с мембранно-электродным блоком 2см × 2см, оснащенная капилляром Луггина со стороны ванадиевого электролита. С использованием шестиэлектродной схемы подключения ячейки выполнены измерения вольт-амперных характеристик, включая поляризации отдельных полуэлементов при варьировании скорости циркуляции ванадиевого электролита и материала катода (углеродные войлоки толщиной 4.6 и 2.5 мм, а также углеродная бумага). Установлено, что вклад водородного газодиффузионного электрода в полное сопротивление ячейки ВВПБ постоянному току вдвое превышает таковой для проточного ванадиевого катода. В работе получена рекордно высокая удельная мощность разряда: 0.75 Вт см^–2, при этом в качестве материала катода использован коммерчески доступный материал – углеродный войлок Sigracell GFD 2.5 EA-TA без дополнительной модификации поверхности.

В работе сравниваются характеристики твердотельных тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов со структурой Ti/Анод/LiPON/LiCoO₂/Ti и безанодного варианта Ti/LiPON/LiCoO₂/Ti. В качестве анодов использовались композит Si@O@Al толщиной 154 и 15 нм, а также предварительно литированный композит Li_xSi@O@Al толщиной 192 нм. В “безанодном” варианте литиевый анод формировался методом in situ. Аккумуляторы с анодами Si@O@Al толщиной 154 нм и Li_xSi@O@Al отличаются хорошей циклируемостью, что обусловлено умеренным изменением объема во время внедрения/экстракции ионов лития и надежным сцеплением с твердым электролитом LiPON. Аккумуляторы с литиевым анодом, сформированным in situ, перспективны с точки зрения высокой удельной энергоемкости, но имеют плохую циклируемость из-за отслоения верхнего токоотвода. Введение слоя Si@O@Al толщиной ~15 нм между LiPON и токоотводом позволяет сохранить высокую энергоемкость, характерную для литиевых анодов, и улучшить циклируемость.