Научный отчет о выполнении исследования По теме: "Разработка эффективного коррозионностойкого кислородного электрода для обратимого топливного элемента с твердым полимерным электролитом" По гранту МК-4120.2022.1.3 (промежуточный)

Обратимый топливный элемент с твердым полимерным электролитом (ОТЭ с ТПЭ) объединяет режимы топливного элемента для генерации энергии и электролизера для генерации водорода в экологически чистом, возобновляемом источнике энергии. Такое технологическое решение позволяет снизить массогабаритные характеристики устройства, понизить его стоимость, однако повышает технологическую сложность такой системы. Значительная роль отводится повышению деградационной устойчивости каталитических слоев и используемых газодиффузионных слоев при циклировании режимов, в большей степени в режиме производства водорода, и эффективности электрокатализаторов, что определяет эффективность и ресурс работы устройства в целом. Стабильный и высокоактивный бифункциональный кислородный катализатор, как известно, является одной из ключевых проблем для реакции восстановления кислорода и реакции выделения кислорода на воздушном электроде ОТЭ. На сегодняшний день исследования и разработки оптимальных бифункциональных электрокатализаторов, которые предполагают одновременную работу как для реакции выделения, так и для реакции восстановления кислорода, стала основным препятствием в реализации ОТЭ как эффективного электрохимического устройства. Общая эффективность ОТЭ зависит от обратимости реакции электрода, что, в свою очередь, тесно связано с активностью бифункциональных катализаторов. Следует отметить, что коррозии подвергается не только катализатор, но и углеродные газодиффузионные слои (ГДС), что приводит к постепенному разрушению целостности устройства в процессе циклирования режимов работы. Предполагаемый проект будет направлен на решение проблемы коррозии и деградации свойств кислородного/воздушного электрода, связанной с окислением углеродного материала газодиффузионных и каталитических слоев, а также снижением эффективности бифункциональных электрокатализаторов в процессе эксплуатации обратимого топливного элемента (в режимах топливный элемент/электролизер). Будет также решена проблема создания эффективного и долговечного бифункционального катализатора кислородного/воздушного электрода на неуглеродной основе с высокими электрохимическими и кинетическими характеристиками.