Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd



Podobne dokumenty
Prof. dr hab. Maria Bełtowska-Brzezinska Poznań, Wydział Chemii UAM ul Umultowska 89b, Poznań

Karta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne

Nowoczesny Uniwersytet - kompleksowy program wsparcia dla doktorantów i kadry dydaktycznej Uniwersytetu Warszawskiego

węgiel węgiel obecnego w cząsteczce C 2 H 5 OH, jednak mechanizm tego procesu pozostaje nadal niejasny. Analiza poszczególnych materiałów

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,

Podstawy elektrochemii

Spektroelektrochemia technecjanów (VII) w środowisku kwasu siarkowego (VI)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Przetwarzanie energii: kondensatory

Katedra Inżynierii Materiałowej

Pytania przykładowe na kolokwium zaliczeniowe z Podstaw Elektrochemii i Korozji

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Wyznaczanie współczynnika dyfuzji wodoru w stopach wodorochłonnych typu AB5 metodami elektrochemicznymi

PL B1. Sposób otrzymywania proszków i nanoproszków miedzi z elektrolitów przemysłowych, także odpadowych

wykład 6 elektorochemia

Przetwarzanie energii: kondensatory

ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu.

Laboratorium ogniw paliwowych i produkcji wodoru

PL B1. Uniwersytet Warszawski,Warszawa,PL Instytut Chemii Przemysłowej im. Prof. Ignacego Mościckiego,Warszawa,PL

Schemat ogniwa:... Równanie reakcji:...

Andrzej Sobkowiak Rzeszów, dnia 16 lutego 2016 r. Wydział Chemiczny Politechniki Rzeszowskiej

Podstawowe pojęcia 1

JEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Materiały elektrodowe

PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ

CHP z ogniwem paliwowym Przegląd rynku

Budowa i zasada działania akumulatora

OGNIWA PALIWOWE. Zapewniają ekologiczne sposoby wytwarzania energii w dobie szybko wyczerpujących sięźródeł paliw kopalnych.

Elektrochemiczne osadzanie antykorozyjnych powłok stopowych na bazie cynku i cyny z kąpieli cytrynianowych

Wybrane aspekty elektrochemiczne absorpcji oraz utleniania wodoru w/na stopach palladu z rodem, platyną i złotem

Metody badań składu chemicznego

1. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA OGNIWA PALIWOWEGO

TŻ Wykład 9-10 I 2018

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Fizyko-chemiczne badania. w zabytkach rękopiśmiennych

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 2-OP BADANIE OGNIW PALIWOWYCH

Historia elektrochemii

Obwody prądu stałego. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12)Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Fragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII

Politechnika Gdańska Wydział Chemiczny. Katedra Technologii Chemicznej

Technologia ogniw paliwowych w IEn

Badanie stopów palladu, platyny i rodu jako elektrokatalizatorów w bezpośrednich metanolowych ogniwach paliwowych

1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia,

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

Ć W I C Z E N I E 6. Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach

SOFC. Historia. Elektrochemia. Elektroceramika. Elektroceramika WYKONANIE. Christian Friedrich Schönbein, Philosophical Magazine,1839

Wrocław dn. 22 listopada 2005 roku. Temat lekcji: Elektroliza roztworów wodnych.

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część V

Materiały stopowe kobalt-pallad

LABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII

PL B1 AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, KRAKÓW, PL BUP 08/07

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

ELEKTROGRAWIMETRIA. Zalety: - nie trzeba strącać, płukać, sączyć i ważyć; - osad czystszy. Wady: mnożnik analityczny F = 1.

Białystok, 15 czerwca 2016 r.

POWTÓRKA Z ELEKTROCHEMII

Laboratorium odnawialnych źródeł energii. Ćwiczenie nr 5

metody nanoszenia katalizatorów na struktury Metalowe

Sprawozdanie z laboratorium proekologicznych źródeł energii

IV A. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

Skaningowy Mikroskop Elektronowy. Rembisz Grażyna Drab Bartosz

IV. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale

Okres realizacji projektu: r r.

Mariusz Łukaszewski*, Michał Grdeń

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

BADANIA WARSTW FE NANOSZONYCH Z ELEKTROLITU NA BAZIE ACETONU

10. OGNIWA GALWANICZNE

10. OGNIWA GALWANICZNE

Ćwiczenie 2. Charakteryzacja niskotemperaturowego czujnika tlenu. (na prawach rękopisu)

Nowoczesne metody analizy pierwiastków

ĆWICZENIE 1. Ogniwa paliwowe

ELEKTROCHEMICZNIE OTRZYMYWANE NANOSTRUKTURY ZŁOTA JAKO PODŁOŻA DLA ENZYMÓW

LABORATORIUM KOROZJI MATERIAŁÓW PROTETYCZNYCH

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Leon Murawski, Katedra Fizyki Ciała Stałego Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

Elektrochemia. Reakcje redoks (utlenienia-redukcji) Stopień utlenienia

MA M + + A - K S, s M + + A - MA

(1) Przewodnictwo roztworów elektrolitów

Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday a. Zadania

Materiały w bateriach litowych.

Ogniwa paliwowe - zasada działania

OGNIWA GALWANICZNE I SZREG NAPIĘCIOWY METALI ELEKTROCHEMIA

Elektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1

Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji

Ocena strony technicznej i edytorskiej pracy:

Pracownia. Cwiczenie 23

MATERIAŁY W BUDOWIE OGNIW PALIWOWYCH

STAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH

UZUPEŁNIENIE DO WYKŁADÓW

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

Elementy Elektrochemii

Elektrochemia nazwa przedmiotu SYLABUS A. Informacje ogólne

Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.

Geochemia analityczna. KubaM

Możliwości magazynowania energii elektrycznej z OZE

RECENZJA PRACY DOKTORSKIEJ PANI MGR URSZULI KOSS

Procesy biotransformacji

Transkrypt:

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd Kamil Wróbel Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii Kierownik pracy: prof. dr hab. A. Czerwiński Opiekun pracy: dr M. Chotkowski 1

Plan prezentacji Ogniwa paliwowe Utlenianie kwasu mrówkowego Stop Pt-Rh-Pd jako materiał anodowy Cel pracy Metody i techniki badawcze Oczekiwane rezultaty pracy 2

Ogniwa paliwowe (1) DFAFC (Direct Formic Acid Fuel Cell) Reakcje zachodzące w ogniwie: Anoda: HCOOH CO 2 + 2H + + 2e Katoda: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O HCOOH + ½O 2 CO 2 + H 2 O Źródło: http://www.auto-motor-i-spotr.pl 3

Główne zalety DFAFC: - wysoka teoretyczna siła elektromotoryczna ogniwa, - kwas mrówkowy jest silnym elektrolitem, - ograniczony transport paliwa przez membranę nafionową, - sprawność teoretyczna procesu: η teor = 1,05 Ogniwa paliwowe (2) Źródło: A. Czrewinski, Akumulatory baterie ogniwa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, str. 153 Źródło: http://www.personalweb.unito.it/ 4

Ogniwa paliwowe (3) Koncepcje zastosowania ogniw paliwowych: - Zastąpienie baterii w urządzeniach przenośne niewielkich mocy. - Wytwarzanie energii elektrycznej na potrzeby średnich użytkowników (0,2 50 MW). - Połączenie ogniwa paliwowego w układzie hybrydowym z akumulatorem niklowo-wodorkowym jak źródło energii w pojazdach elektrycznych. Źródło: http://www.benchmark.pl/ http://www.auto-motor-i-sport.pl/ 5

Utlenianie kwasu mrówkowego (1) Na podłożu Pt: Mechanizm procesu: (1) HCOOH + Pt 0 CO 2 + 2H + + 2e (2) HCOOH + Pt 0 Pt-CO + H 2 O Pt 0 + H 2 O Pt-OH + H + + e Pt-CO + Pt-OH 2Pt 0 + CO 2 + H + + e Krzywa CV utleniania kwasu mrówkowego na Pt; 0,1 M HCOOH w 0,5 M HClO 4 Źródło: L. Palaikis, A. Wieckowski, Catalysis Latters, 1989, Volume 3, 143-158 6

Stop Pt-Rh-Pd jak materiał anodowy (1) Ograniczenie problemu zatruwania powietrzni katalizatora Obniżenie potencjału utleniania kwasu mrówkowego przez zastosowanie dodatku Rh. Mechanizm bifunkcjonalny Pt-CO + Rh-OH Pt + Rh + CO 2 + H + + e Źródło: http://www.ukladokresowy.pl/ 7

Stop Pt-Rh-Pd jako materiał anodowy (2) Redukcja kosztów materiałów anodowych - Dodatek palladu jako mniej kosztownego metalu. - Badane stopy dwuskładnikowe: Pt-Ru 1, Pt-Pd 2, Pd-Ir 3 Cenny 1 g metali szlachetnych (w USD) 1) J. S. Kim, J. K. Yu, Oh and Y.W. Rhee, Korean J. Chem. Eng., 22, 661 (2005). 2) K.H. Kim, J.K. Yu,, Korean J. Chem. Eng., 24,518 (2007). 3) X. Wang, Y. Tang,, J. Power Sources, 175, 784 (2008). Źródło: http://www.andrzejbaranowski.pl/uncja 8

Cel pracy Zbadanie procesu utleniania kwasu mrówkowego na stopnie trójskładnikowym Pt-Rh-Pd w kontekście zastosowania tego układu jako materiału anodowego w ogniwach paliwowych bezpośrednio zasilanych kwasem mrówkowym. 9

Metody i techniki badawcze (1) Otrzymywanie elektrody Pt-Rh-Pd o ograniczonej objętości LVE (Limited Volume Electrodes) Potencjostatyczne osadzanie stopu z kąpieli: 0.01 M PdCl2, 0.16 M RhCl3, 0.03 M H2PtCl6 w 0.09 M HCl Źródło: M. Lukaszewski, A. Czerwinski, Thin Solid Films, 518 (2010), 3680-3689 1 0

XRD (X-ray Diffration) Metody i techniki badawcze (2) Metoda badania ciał stałych i cieczy za pomocą pomiaru dyfrakcji promieniowania Roentgena. Widam XRD stop Pd Pt Rh (76% Pd, 13% Rh and 11% Pt) osadzonego na Au. Źródło: M. Lukaszewski, M. Grden, A. Czerwinski, Journal of Electroanalytical Chemistry 573 (2004) 87 98 1 1

Metody i techniki badawcze (3) SEM (Scanning Electron Microscope) Metoda badania powierzchni polegająca na pomiarach efektów oddziaływania wiązki elektronów z analizowaną powierzchnią. EDS (Energy Dispersion Spectroscopy) Detektor mikroskopu SEM umożliwiający pomiar energii wtórnego promieniowania Roentgena. Obraz SEM stopu Pd-Pt-Rh (40% Pd 25% Pt 35% Rh) Źródło: M. Łukaszewski, A. Czerwiński / Thin Solid Films 518 (2010) 3680 3689 1 2

Metody i techniki badawcze (4) ASA-ICP-MS (Atomic Absorption Spectrometry Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) - Roztworzenie próbki stopu Pt- Rh-Pd w wodzie królewskiej - Analiza składu stopu na podstawie m/z w widmie MS Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/woda_kr%c3%b3lewska 1 3

Metody i techniki badawcze (5) Chronowoltamperometria stripingowa - Adsorpcja kwasu mrówkowego przy stałym potencjale - Usunięcie kwasu mrówkowego z roztworu - Woltamperometryczne utlenienie adsorbatu, rejestracja krzywej I = f(e) Krzywa woltamperometryczna Pd Pt Rh ( ) czysta elektroda; ( ) po adsorpcji CO2 Źródło: M. Łukaszewski et al. / Electrochimica Acta 49 (2004) 3161 3167 1 4

Metody i techniki badawcze (6) Chronoamperometria stripingowa - Adsorpcja kwasu mrówkowego przy stałym potencjale - Usunięcie kwasu mrówkowego z roztworu - Chronoamperometryczne utlenienie adsorbatu, rejestracja krzywej I = f(t) Krzywa chromoamperometryczna elektroutleniania kwasu mrówkowego; 3 M HCOOH, 1 M H 2 SO 4 Źródło: Z. Liu et al. / Journal of Power Sources 161 (2006) 831 835 1 5

Oczekiwane rezultaty pracy Porównanie właściwości elektrokatalitycznych stopów Pt-Rh-Pd w stosunku do Pt w kontekście utleniania kwasu mrówkowego. Określenie: - stopnia zatruwania tego katalizatora produktami utleniania kwasu mrówkowego, - trwałości stopu, - otrzymanych prądów utleniania. 1 6

Dziękuje za uwagę 1 7