Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: о факторах, тормозящих полноценное протекание процесса генерации тока

Полный текст:

Аннотация

Проведено полное компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом (нафионом). В результате анализа всех стадий генерации тока выявлены три главных негативных фактора, которые, несмотря на высокие потенциальные возможности топливного элемента с полимерным электролитом (в активном слое катода в зернах подложки удельная поверхность, на которой может идти электрокатализ, достигает больших величин ~ 106 см-1), препятствуют в стандартных условиях (потенциал кислородного катода Е0 = 0,6 В, температура 80 °С, давление 101 кПа) получать токи выше 1-2 А/см2. Поэтому в топливных элементах с нафионом пока не удается превзойти габаритные токовые показатели, которые были получены (те же единицы А/см2) в топливных элементах с гидрофобизированными электродами и с жидкими растворами электролитов.

Об авторах

Ю. Г. Чирков
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Россия


В. И. Ростокин
Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ)
Россия


Список литературы

1. Borup R., Meyers J., Pivovar B., Kim Y.S., Mukundan R., Garland N., Myers D., Wilson M., Garzon F., Wood D., Zelenay P., More K., Stroh K., Zawodzinski T., Boncella J., McGrath J.E., Inaba M., Miyatake K., Hori M., Ota K., Ogumi Z., Miyata S., Nishikata A., Siroma Z., Uchimoto Y., Yasuda K., Kimijima K., Iwashita N. // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107. P. 3904.

2. Yousfi-Steiner N., Mocoteguy Ph., Candusso D., Hissel D., Hernandez A., Aslanides A. // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 183. P. 260.

3. Li H., Tang Y., Wang Z., Shi Z., Wu S., Song D., Zhang J., Fatih K., Zhang J., Wang X., Liu Z., Abouatallah R., Mazza A. // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 178. P. 103.

4. Jiao K., Li X. // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. Vol. 37. P. 221.

5. PEM fuel cell electrocatalysts and catalyst layers: fundamentals and applications / Ed. Zhang J. Springer Verlag London Limited, 2008.

6. Xie J., Wood I. D.L., Wayne D.M., Zawodzinski T.A., Atanassov P., Borup R.L. // J. Electrochem. Soc. 2005. Vol. 152. P. A104.

7. Mukheijee P.P., Wang C.Y. // J. Electrochem. Soc. 2006. Vol. 153. P. A840.

8. Rong F., Huang C., Liu Z.OS., Song D., Wang Q. // J. Power Sources. 2008. Vol. 175. P. 699.

9. Rong F., Huang C., Liu Z.OS., Song D., Wang Q. // J. Power Sources. 2008. Vol. 175. P. 712.

10. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 1036. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2004. Vol. 40. P. 898.]

11. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. М.: Эдиториал УРСС, 2011.

12. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Электрохимия. 2012. Т. 48. С. 1192. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2012. Vol. 48. P. 1086.]

13. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Электрохимия. 2014. Т. 50. № 9.

14. Чирков Ю.Г. // Электрохимия. 1999. Т. 35. С. 1449. [Chirkov Yu.G. // Russ. J. Electrochem. 1999. Vol. 35. P. 1281.]

15. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И., Скундин А.М. // Электрохимия. 2011. Т. 47 (1). С. 77-89. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I., Skundin A.M. // Russ. J. Electrochem. 2011. Vol. 47. P. 71.]

16. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Электрохимия. 2006. Т. 42. С. 799. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2006. Vol. 42. P. 715.]

17. Damjanovic A., Genshaw M.A., Bockris J.O.'M. // J. Phys. Chem. 1966. Vol. 45. P. 4057.

18. Sepa D.B., Vojnovic V., Damjanovic A. // Electrochim. Acta. 1981. Vol. 26. P. 781.

19. Parthasarathy A., Srinivasan S., Appleby J. // Electrochem. Soc. 1992. Vol. 139. P. 2530.

20. Antoine O., Bultel Y., Durand R. // J. Electroanalyt. Chem. 2001. Vol. 499. P. 85.

21. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Электрохимия. 2006. Т. 42. С. 806. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2006. Vol. 42. P. 722.]

22. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 6. С. 8-15.

23. Чизмаджев Ю.А., Маркин В.С., Тарасевич М.Р., Чирков Ю.Г. // Макрокинетика процессов в пористых средах (Топливные элементы). М.: Наука, 1971.

24. Chizmadzhev Yu.A., Chirkov Yu.G. // Comprehensive Treatise of Electrochemistry / Eds. Yeager E., Bockris J.O'M., Conway B.E., Sarangapani S. N.Y., L.: Plenum Press, 1983. Vol. 6. P. 356.


Для цитирования:


Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: о факторах, тормозящих полноценное протекание процесса генерации тока. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2014;(9):8-21.

For citation:


Chirkov Y.G., Rostokin V.I. Computer simulation of active layer of fuel cell with polymer electrolyte: negative factors for overall current generation. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2014;(9):8-21. (In Russ.)

Просмотров: 72


ISSN 1608-8298 (Print)