Опис документа

Автор: Стенина И.А., Сафронова Е.Ю., Левченко А.В., Добровольский Ю.А., Ярославцев А.Б.

Низкотемпературные топливные элементы – перспективные альтернативные источники энергии. Однако они не могут рассматриваться в качестве первичного источника энергии, поскольку водород, применяемый при их работе, не существует в природе в чистом виде. Одним из наиболее перспективных направлений использования низкотемпературных топливных элементов можно считать создание устройств для автономного энергоснабжения и аккумулирования энергии. В последнем случае их основным назначением является компенсация расхождения пиков производства и потребления энергии как по временам года, так и по времени суток. Этому посвящена первая часть обзора. Во второй части проанализированы наноматериалы, применяемые в топливных элементах. В первую очередь к ним относятся гибридные мембраны, включающие в себя наночастицы неорганических веществ. Их внедрение в поры мембран во многих случаях приводит к улучшению транспортных свойств, в том числе к повышению ионной проводимости и селективности процессов переноса. Эти свойства гибридных мембран обсуждаются на основе модели ограниченной эластичности стенок их пор. Важнейшую роль в структуре топливного элемента играют катализаторы, представляющие собой наноразмерные частицы платины. Для снижения их стоимости и повышения активности применяются подходы, связанные с уменьшением размеров частиц или использованием двухкомпонентных частиц, среди которых можно выделить сплавы и частицы со структурой “ядро в оболочке”. В последнем случае платина, локализованная на поверхности, определяет активность катализатора, а наличие второго металла – увеличение площади поверхности и повышение активности катализатора. Обсуждаются основные причины изменения свойств материалов и влияние носителя катализатора на протекание электрохимических процессов в топливном элементе.