Электродные материалы для водородной энергетики

Аннотация

Электроосаждение сплавов молибдена, вольфрама и циркония с кобальтом из билигандных электролитов на импульсном токе позволило получить композиционные покрытия с уникальным сочетанием физико-химических свойств, недостижимых при использовании других методов нанесения. Кроме состава полученных композиционных электролитических покрытий на каталитическое выделение водорода влияют характеристики их поверхности, в частности рельеф и морфология. Исследование топографии поверхности проводили с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа контактным методом. Сравнением топографии поверхности осажденных покрытий показано, что наиболее равномерно развитыми и микроглобулярными являются композиты состава Со-Мо-WOx и Со-Мо-ZrО2. Электролитическая реакция выделения водорода является многостадийным процессом, поэтому для установления каталитической активности композиционных сплавов на основе кобальта необходимо определить механизм, по которому происходит данный процесс. Оценку электрокаталитических свойств композиционных покрытий на основе сплавов кобальта различного состава проводили на основании анализа кинетических параметров модельной реакции выделения водорода из растворов электролитов различной кислотности. Определены постоянные Тафеля, коэффициенты переноса, плотность тока обмена для реакции электрохимического выделения водорода на композиционных электролитических покрытиях. По величине тока обмена электрохимической реакции выделения водорода на покрытиях Со-Мo-WОх, Со-Мо-ZrО2, Co-WZrО2 установлено их высокую электрокаталитическую активность по сравнению с индивидуальными металлами и бинарными сплавами. Показано, что электровосстановление водорода на композиционных сплавах кобальта протекает по механизму Фольмера-Тафеля с замедленной стадией рекомбинации. Предложены схемы реакций, по которым протекает восстановление водорода, если промежуточным продуктом общего процесса являются гидриды металлов.