Высокоэффективные электрокатализаторы для водородо-воздушных топливных элементов и электрохимические конденсаторы с высокой разрядной емкостью

Настоящая работа направлена на разработку новых отечественных материалов и устройств, превосходящих импортные аналоги и необходимых для создания: а) низкотемпературных водородо-воздушных топливных элементов с полимерной мембраной (НТЭ), в первую очередь – водородо-воздушных и метанольных НТЭ, и б) электрохимических конденсаторов с высокой удельной емкостью. В основе первой части работы - разработка технологичного (масштабируемого) способа синтеза и получение нанесенных наноструктурных платиносодержащих электрокатализаторов на углеродном и/или неуглеродном носителе, превышающих по активности и стабильности зарубежные коммерческие аналоги с аналогичным содержанием платины (Johnson Matthey, E-TEK, TEC). Целевыми характеристиками для Pt/C катализаторов с загрузкой платины от 20 до 40 % масс являются: площадь электрохимически активной поверхности от 60 до 120 м2/г(Pt); активность в реакции электровосстановления кислорода в кислых средах (в А*г-1(Pt)) – не ниже коммерческих Pt/C образцов сравнения; устойчивость в стресс-тестах (многократное повторение циклов развертки потенциала в разных диапазонах значений) - не ниже коммерческих Pt/C образцов сравнения (оценка стабильности будет проведена по результатам длительного вольтамперометрического циклирования в полуячейках в нескольких диапазонах потенциалов по определению % потери электрохимически активной площади поверхности и активности катализатора); мощностные характеристики при испытании в мембранно-электродном блоке - не ниже, чем для коммерческих Pt/C образцов сравнения; стабильность при испытании в мембранно-электродном блоке - не ниже, чем для коммерческих Pt/C образцов сравнения. Цель второй части работы - изготовление прототипа (опытного образца) углерод/углеродного суперконденсатора на водном нейтральном электролите с высокими рабочими характеристиками. Целевые характеристики суперконденсатора, который должен быть получен в результате выполнения проекта: удельная энергия конденсатора составит 6-10 кДж/кг, удельная мощность – 1-1,5 кВт/кг, что значительно превышает характеристики коммерческого аналога - суперконденсатора на водном электролите.