Тематическое исследование: Повышение производительности топливных элементов с помощью платинированных титановых анодов

Введение

Платинированные титановые аноды широко используются в топливных элементах благодаря своим исключительным электрокаталитическим свойствам и коррозионной стойкости. Эти аноды играют важнейшую роль в системах топливных элементов, где они способствуют эффективному и устойчивому преобразованию энергии посредством электрохимических реакций. В этой статье мы расскажем о том, как платинированные титановые аноды используются в топливных элементах.

[1]

Рисунок 1. Схема протонно-проводящего топливного элемента

Преимущества платинированных титановых анодов

Платинированные титановые аноды - это специализированные компоненты, используемые в топливных элементах, особенно в тех, где требуются эффективные электрохимические процессы. Эти аноды изготавливаются путем нанесения слоя платины на титановую подложку, создавая гибридный материал, использующий уникальные свойства платины и титана.

Рисунок 2. Платинированные титановые аноды

Такая конфигурация анода дает несколько преимуществ в контексте технологии топливных элементов.

Повышенная электрохимическая активность: Платина известна своей исключительной электрохимической активностью, что делает ее катализатором, способствующим важнейшим реакциям в топливных элементах. Благодаря покрытию титановой подложки слоем платины, полученный платинированный титановый анод значительно усиливает электрохимические реакции, участвующие в работе топливного элемента.

Устойчивость к коррозии: Титан выбран в качестве подложки благодаря присущей ему коррозионной стойкости. Благодаря этому свойству анод остается стабильным в течение длительных периодов эксплуатации, даже в химически агрессивной среде топливного элемента.

Экономичность и использование платины: Платина - драгоценный и дорогой металл. Платинирование титановой подложки позволяет снизить общую стоимость анода, сохраняя при этом каталитические преимущества платины. Это особенно важно при масштабировании производства топливных элементов для коммерческого применения.

Долговечность и прочность: Сочетание прочности титана и каталитических свойств платины позволяет создать платинированный титановый анод с увеличенным сроком службы. Такая долговечность важна для практичности и экономичности систем топливных элементов.

Применение платинированных титановых анодов в топливных элементах

Благодаря этим свойствам платинированные титановые аноды находят применение в различных типах топливных элементов, включая топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC) и твердооксидные топливные элементы (SOFC), где они участвуют в электрохимических реакциях, связанных с преобразованием энергии.

ПЭМФК: В PEMFC эти аноды играют важнейшую роль в электрохимических реакциях, происходящих внутри ячейки. Они катализируют окисление водородного топлива, расщепляя его на протоны и электроны. Протоны затем проходят через протонообменную мембрану, а электроны проходят через внешнюю цепь, вырабатывая электрическую энергию. Электрохимическая активность платинированной поверхности значительно повышает эффективность этих реакций, способствуя повышению общей производительности топливного элемента.

SOFC: Платинированные титановые аноды также используются в SOFC, которые работают при более высоких температурах по сравнению с PEMFC. В SOFC платинированный анод выступает в качестве катализатора для электрохимического окисления водорода или других видов углеводородного топлива. Анод способствует расщеплению молекул водорода и высвобождению электронов, которые перемещаются по внешней цепи для выработки электроэнергии. Повышенные рабочие температуры SOFC усиливают электрохимическую активность анода, а платинированная поверхность поддерживает эффективное окисление топлива даже при таких повышенных температурах.

Заключение

Таким образом, платинированные титановые аноды играют важную роль в топливных элементах, обеспечивая эффективный электрокатализ, долговечность, коррозионную стойкость и универсальность при работе с различными видами топлива. Их вклад в усиление ключевых электрохимических реакций в топливных элементах способствует прогрессу в преобразовании чистой энергии и устойчивом производстве электроэнергии. Stanford Advanced Materials (SAM) предлагает различные аноды, включая аноды из платинированного титана, аноды из платинированной ниобиевой сетки и т.д. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите нашу домашнюю страницу.

Ссылки:

[1] Топливный элемент. (2023, 14 августа). В Википедии. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell