Литиевые электрохимические системы

Описаны методы синтеза высокоэффективных наноструктурных электрокатализаторов для электрохимических систем с твердым полимерным электролитом (ТПЭ), исследованы их структурные и электрохимические свойства. Получены вольт-амперные характеристики мембранно-электродных блоков (МЭБ) на основе синтезированных электрокатализаторов в составе топливного элемента, электролизера воды и обратимого элемента с ТПЭ.

Разработаны методы синтеза, синтезированы и исследованы двух- и трехкомпонентные катодные катализаторы на основе рутения RuM/C и RuMSe/C (где М – Ni, Co, Fe, V), нанесенные на сажу ХС 72. Изучено влияние различных прекурсоров, соотношения металлов, условий синтеза и природы металла группы железа на активность каталитических систем в реакции восстановления кислорода. Исследования проводили методом вращающегося дискового электрода в 0.5М H₂SO₄ при температуре 60°C.

Методом вращающегося дискового электрода проведено изучение основных закономерностей электрохимического поведения медиатора как основного электроактивного компонента биоэлектрохимической системы и определено влияние скорости вращения электрода, концентрации медиатора, глюкозы и микробных клеток на общую скорость процесса биоэлектрокаталитического окисления глюкозы.

Изучено влияние концентрации сурьмы, олова, кадмия, а также кальция, серебра и бария на некоторые характеристики свинцово-сурьмяных и свинцово-кальциевых сплавов. Получено, что лучшие коррозионные свойства среди свинцово-сурьмяных показал сплав, легированный кадмием, а среди свинцово-кальциевых – сплав, легированный барием.

Исследовано влияние высокоупорядоченных углеродных кластеров (сажи, содержащие фуллерены и нанотрубки) на структуру паст и показан их положительный эффект. Установлено влияние частичной гидрофобизации отрицательной активной массы на эффективность замкнутого кислородного цикла. Изучено влияние различных добавок (С₇H₆O₂, C₈H₈O₂, (-CF₃-CF₂₅-)QZ) на водородное перенапряжение.

Приведена концепция переработки положительного электродного материала, извлеченного из отработанных щелочных аккумуляторов, основанная на преимущественном отделении железной составляющей от никеля на стадиях гидрометаллургического передела.

Изучены особенности функционирования «свободно дышащего» водородно-воздушного топливного элемента (ТЭ) в условиях ограниченного объема. Исследования проводились на тонких двухэлементных стеках, предназначенных для использования в прототипе конкретного устройства источника питания (ИП), включающего алюминиево-водный микрогенератор водорода. В области малых плотностей тока (< 200 мА/см²) было установлено, что характеристики ТЭ после заключения в малый объем ИП за счет собственного увлажнения становятся немного лучше, чем в условиях неограниченного объема.

Методом спектроскопии электродного импеданса изучено обратимое внедрение лития из неводного электролита в тонкие пленки олова (0.1–1 мкм) и углерода (1–3 мкм). Измерения выполнены в диапазоне частот 10⁵–10 ^{- 2} Гц при варьировании концентрации лития в матрице. В статье обсуждаются варианты электрических эквивалентных схем, пригодных для моделирования экспериментальных импедансных спектров, концентрационная зависимость коэффициента диффузии лития.

LiCoO₂ в настоящее время является коммерчески доступным материалом для положительного электрода литий-ионного аккумулятора. С целью улучшить электрохимические характеристики была синтезирована серия допированных образцов кобальтита лития. В качестве допантов были использованы магний и титан. Кристаллическая структура синтезированных образцов LiCo_{1 - x - y}Mg_xTi_yO₂ была исследована с помощью рентгеноструктурного анализа.

Кремниевые электроды с регулярной пористой структурой были изготовлены методом фотоэлектрохимического травления шайб монокристаллического w-кремния с последующим удалением подложки. Изучены электроды с порами, имеющими круглое и квадратное сечение. Пористость электродов была дополнительно увеличена за счёт окисления с последующим стравливанием оксида. Обнаружено, что электрохимические характеристики электродов зависят от их пористости, причём максимальную ёмкость по внедрению лития имеют электроды с пористостью 60–70%.