| Название: | Особенности структурообразования и транспортные свойства композитных электродов, содержащих протонпроводящий полимер – нафион, наноструктурированную платину и модификаторы пористости – графеноподобные материалы, углеродные нанотрубки |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 08 - фундаментальные основы инженерных наук |
| Научная дисциплина: | 08-403 Водородная энергетика |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Нечитайлов,АА |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 16-08-00797 |
| Финансирование 2016 г.: | 486000 |
| Финансирование 2017 г.: | 486000 |
| Финансирование 2018 г.: | 700000 |
| Исполнители: |
Глебова,НВ: лаб. мощных полупроводниковых приборов (Векслера,МИ)
Жилина,ДВ: лаб. физико-химических свойств полупроводников (Терукова,ЕИ)
Зеленина,НК: лаб. неравновесных процессов в полупроводниках (Алешина,АН)
Краснова,АО: лаб. мощных полупроводниковых приборов (Векслера,МИ)
Томасов,АА: лаб. неравновесных процессов в полупроводниках (Алешина,АН)
|
Проект направлен на установление фундаментальных связей между составом и структурой композитного электрода, содержащего протонпроводящий полимер – нафион, наноструктурированную платину, и его транспортными характеристиками (транспорт зарядов, массовый транспорт) при экстремальном увеличении пористости за счет введения терморасщиряющихся графеноподобных материалов и углеродных нанотрубок для существенного увеличения эффективности использования платины и создания электродов с заданными характеристиками.
Будут исследованы основы структурообразования, протекание электрического тока и массовый транспорт в композитных электродах, содержащих нафион и наноструктурированную платину на углеродной саже в условиях сильного увеличения пористости путем введения терморасширяемых материалов с высоким (примерно 2000) коэффициентом расширения и материалов с экстремально высокой (не менее 99%) пористостью. Полученные закономерности необходимы для увеличения эффективности электродов и получения материалов с заданными свойствами.
Будут созданы и исследованы структуры с экстремально высокой пористостью и равномерно распределенными транспортными порами, что позволит увеличить эффективность электрода за счет снижения диффузионного сопротивления и увеличения интенсивности массового транспорта.
С целью существенного увеличения пористости будут использованы углеродные материалы с экстремально низкой насыпной плотностью за счет каркасной структуры, и, следовательно, с высокой пористостью – графеноподобные материалы (пористость не менее 99%), углеродные нановолокна (пористость около 98%). Для увеличения пористости электрода в его состав будут вводиться модифицирующие материалы и их прекурсоры (аминофториды графита) с последующим термическим расширением. Прием введения в состав электродного материала аминофторидов графита с последующим их термическим расширением непосредственно при формировании электрода и исследование структурообразования будет использован впервые. При использовании такого приема предполагается получить более равномерную пористую структуру и избежать образования пор, не содержащих нафион.
Основными методами исследования структуры и формы кластеров компонентов электрода будут: адсорбционно-структурный анализ (низкотемпературная адсорбция азота), атомная силовая микроскопия. Исследование диффузионных характеристик будет основано на анализе поляризационных кривых в различных диффузионных условиях. Ионный транспорт будет исследован посредством спектроскопии электрохимического импеданса.
При анализе и интерпретации результатов будут использованы представления электрохимической и диффузионной кинетики, теория перколяции для анализа протекания ионного тока и электрического сопротивления.
Будут получены зависимости ионного сопротивления электрода от объемной и массовой доли нафиона в трех характерных областях: до порога протекания, вблизи порога протекания и за порогом протекания, построены модели структуры электродов в зависимости от технологии.
