КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Д.М. Кадиров, И.Р. Низамеев, С.Т. Минзанова, М.К. Кадиров 

Казанский национальный исследовательский технологический университет 

420015 Россия, г. Казань, ул. К. Маркса, 68 

E-mail: 

daniskadirov@

gmail.com

Переход  от  традиционных  недостаточно  экономичных  и  не  экологичных  технологий 

подразумевает  разработку  и  повсеместное  внедрение  протонообменных  мембранных  топливных 

элементов (ПОМТЭ). Однако широкое использование платиновых электрокатализаторов в коммерческих 

технологиях  создания  ПОМТЭ  остается  серьезной  проблемой  в  связи  с  дефицитом  платины, 

ограниченностью  ее  доступных  запасов  и  ценовым  давлением  из-за  роста  спроса  на  нее.  Комплексы 

природных  пектиновых  полисахаридов,  которые  являются  стабильными  биополимерами,  впервые 

протестированы нами в качестве неплатиновых кандидатов на роль перспективных электрокатализаторов 

ПОМТЭ [1, 2] (рис. 1).  

 

Рис. 1.  Изображение никелевого пектата 

натрия и его использования в качестве 

катализатора реакции окисления водорода 

в протонообменном мембранном 

топливном элементе 

В ТЭ в каталитических узлах протекают реакция окисления водорода (РОВ) на аноде и реакция 

восстановления  кислорода  (РВК)  на  катоде  на  границе  соприкосновения  соответствующей  газовой 

атмосферы,  поставляющей  восстановитель  или  окислитель  в  газовой  фазе,  и  электропроводящей 

углеродной  подложки  для  отвода  (РОВ)  или  подвода  (РВК)  электронов.  Понятно,  что  и  подложка  и 

нанесенный на нее катализатор должны иметь развитую пористую структуру, а плотность каталитических 

узлов должна быть максимальной. Для улучшения каталитических свойств никелевого пектата натрия мы 

подвергли его карбонизации, термической обработке в инертной атмосфере, по специальному протоколу 

с максимальной температурой 550 

о

С. Карбонизация, подвергая пиролизу углеродсодеращие соединения 

углеродсодержащей структуры  с  развитой  пористой текстурой.      В табл. 1 приведены  диагностические 

характеристики ПОМТЭ с различными катализаторами на различных электродах. Как видно из таблицы, 

использование  карбонизованного  никелевого  пектата  натрия  (PG-NaNi)

C

  в  качестве  катализатора  РВК 

-2

 и максимальную плотность мощности с 

-2

,  а  в  качестве  катализатора  РОВ  –  с  5.2  до  56  мА  см

  и  с  1.5  до  5.96  мВт  см

-2

, 

соответственно.  Это  –  существенное  улучшение  диагностических  характеристик  ПОМТЭ  на 

Анод 

НХХ 

Максим.  плотность 

тока  [mA cm

-2

] 

плотность 

мощности [mВт  cm

-2

] 

источник 

Pt/C 

PG-NaNi/C 

59 

[1] 

(PG-NaNi)

C

/C 

84.8 

PG-NaNi/C 

960 

1.5 

(PG-NaNi)

C

/C 

650 

5.96