Каталитические слои топливных элементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат технических наук Киселева, Елена Александровна

• Киселева, Елена Александровна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Киселева, Елена Александровна

Содержание

Введение стр

1. Литературный обзор (по материалам и технологиям для во дородно-воздушных топливных элементов) ВВТЭ стр

1.1 Топливные элементы стр

1.2 биполярные пластины стр

1.3 анализ конструкции МЭБ стр

1.4 газодиффузионные слои (ГДС) стр

1.5 Твердополимерные электролиты для ВВТЭ (мембраны) стр

1.6 катализаторы стр

1.7 Растворители для каталитической композиции стр

1.8 Анализ технологии нанесения каталитического слоя стр

1.8.1 Метод распыления стр

1.8.2 Метод переноса каталитического слоя стр

1.8.3 Метод печати через экран стр

1.9 Техника промышленного производства МЭБ стр

2. Математическая модель.

(Агломератная модель каталитических слоев) стр

2.1 Процессы переноса в каталитических слоях стр

2.2 Параметры структуры каталитического слоя стр

2.3 Агломератная теория каталитических слоев

топливного элемента стр

2.4 Перенос заряда в каталитических слоях стр

2.5 Результаты расчетов стр

3. Экспериментальные исследования стр

3.1 Влияния поверхностных обработок биполярных пластин на удельные электрические характеристики топливных элементов стр

3.2 Способ получения мембранно-электродного блока

топливных элементов стр

3.3 Результаты исследований и их обсуждение стр

4. Использование полученных МЭБ ВВТЭ в источники питания для портативной электроники и применение их в батарее из 6 элементов в качестве зарядного устройства к мобильному телефону стр

Заключение стр

Выводы по работе стр

Список литературы стр

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Каталитические слои топливных элементов»

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние и перспективы развития энергетики определяют необходимость поиска новых недорогих, экологически чистых и безопасных энергоносителей. В настоящее время в качестве наиболее перспективного энергоносителя рассматривается водород. В этом плане важными представляются разработка топливных элементов, проблема транспортировки и хранения водорода.

Топливный элемент (электрохимический генератор) - это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива (водорода) в электрическую в процессе электрохимической реакции напрямую, в отличие от традиционных технологий, при которых используется сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива. Прямое электрохимическое преобразование топлива очень эффективно и привлекательно с точки зрения экологии, поскольку в процессе работы выделяется минимальное количество загрязняющих веществ, а также отсутствуют сильные шумы и вибрации.

Одной из ключевых характеристик разных типов топливных элементов является рабочая температура. Твердополимерные топливные элементы функционируют при относительно низких рабочих температурах (40-60 °С). Они отличаются высокой удельной мощностью, позволяют быстро регулировать выходную мощность, могут быть быстро включены. Через протонооб-менную мембрану могут перемещаться протоны, но через нее не проходят электроны, в результате чего между катодом и анодом возникает разность потенциалов. На анод поступает топливо-водород, на катод поступает кислород или воздух.

Такие топливные элементы применяются в качестве источника питания для широкого спектра различных устройств от мобильных телефонов до автобусов и стационарных систем питания. Низкая рабочая температура позволяет использовать их для питания различных типов сложных электронных устройств.

Цель работы

Целью данной работы является исследование и оптимизация каталитических слоев для портативных твердопоилимерных топливных элементов (ПТПТЭ), создание способа получения мембрано-электродного блока (МЭБ). Разработка оптимальной конструкции ПТПТЭ в составе компактного источника питания портативных устройств. Научная новизна

• На основе полученных экспериментальных данных была разработана оригинальная конструкция портативного топливного элемента в составе КИП;

• Разработана химическая технология изготовления МЭБ, позволяющая получить оптимальные рабочие характеристики ПТПТЭ в составе компактного источника питания портативных устройств;

Основные положения, представляемые к защите

• Экспериментальные данные по оптимизации конструкции ТПТЭ, состава и структуры каталитических слоев;

• Методика и результаты расчета структурных параметров каталитического слоя, результаты численного моделирования вольтамперной характеристики;

• Способ изготовления МЭБ ТПТЭ;

• Компактный источник питания для портативных устройств (мобильные телефоны, фонарики и т.д.).

Практическая значимость

• Разработанная конструкция портативного твердополимерного топливного элемента со свободной конвекцией окислителя позволяет поддерживать бесперебойный рабочий режим компактного источника питания (КИП) портативных устройств

(ноутбук, мобильный телефон, навигатор, карманный фонарик и

т.д.);

• Разработанный способ получения МЭБ ТЭ позволяет наладить широкомасштабное производство электродов с разной геометрией и с удельной мощностью 100 мВт/см ; Апробация работы

Результаты работы докладывались на 15 конференциях, из них 6 всероссийских конференций и 5 международных научных конференций. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 2 статьи в ведущих научных изданиях, включенных в перечень ВАК.

Заключение диссертации по теме «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», Киселева, Елена Александровна

Выводы по работе

1. Для работы топливного элемента в режиме свободной конвекции был раз-работан метод получения мембранно-электродного блока, в котором для формирования каталитического слоя используется в качестве подложки пористый углеродный носитель, обеспечивающий хорошую газовую диффузию в слое. Благодаря формированию каталитического слоя с по-тующью автоматической напылительной установки удается получить порис-тую структуру слоя, что способствует снижению потерь благородного металла до 25% и повышению эффективности его использования в несколько раз.

2. Показана корреляция между удельными электрическими характеристиками портативного топливного элемента и каталитической композицией мембранно-электродного блока (состоящей из платинового катализатора, сложнополимерного соединения нафион и спиртового растворителя), которая совпадает с результатами математического моделирования.

3. Впервые представлено и объяснено влияние поверхностных обработок би-тюлярных пластин по улучшению электрические характеристики портатив-щых топливных элементов, за счет уменьшения контактного сопротивления между биполярными пластинами и мембранно-электродным блоком.

4. Показано, что лучшими (Р=100мВт/см2) электрохимическими характеристиками обладают электроды с каталитической композицией, в состав которой входят: нафион - 25-28% от общего объема раствора, Рг катализатор - 1,25 мг/см2 и растворителем - этиловый спирт с водой, разведенные в соотношении 2:1.

5. На электродах, изготовленных по разработанному способу, была получена удельная мощность в 100мВт/ см2, соответствующая мировому уровню.

6. Топливные элементы с разработанными мембранно-электродными блоками в составе компактного источника питания портативной электроники позволили получить оптимальные электрохимические характеристики для зарядки мобильного телефона.

Заключение

Одни из важных критериев высокой эффективности устройства - его слаженная работа. Исходя из этого, было необходимо не только усовершенствовать микрогенератор водорода, батарею топливных элементов и интерметаллидный накопитель в отдельности, но и подобрать оптимальные режимы работы для всей системы целиком. В ходе проведенных экспериментов по совмещенной системе компактного источника питания портативных электронных устройств (сотовый телефон, ноутбук и т.д.) на основе микрогенератора водорода и батареи твердополимерных свободнодышащих топливных элементов, были выявлены характеристики, представленные на таб. 4

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Киселева, Елена Александровна, 2012 год

Список литературы

[1] Коровин, Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки / Н.В. Коровин. - М.: Издадтельство МЭИ, 2005. - 280 е.;

[2] Коровин, Н.В. Электрохимические генераторы / Н.В. Коровин. - М.: Энергия, 1974.-208 е.;

[3] Cohen R. Geminy fuel cell system // Proceed. Of the 20-th annual power sources conf. - Red Bank, 1969. - P. 21-24;

[4] E-TEK. Gas diffusion electrode and catalyst materials. 1995 Catalogue. -Natick, MA, USA: E-TEK, Inc., 1995. - P. 52;

[5] Argyropoulos, P. Gas evolution and power performance in direct methanol fuel cells / P. Argyropoulos, K. Scott, W. Taama // J. .App. Electrochem. - 1999. - Vol. 29.-P. 661-669;

[6] Пат. 5998058 США. Porous support layer for an electrochemical cell / R.R. Fredley. - Опубл. 07.12.1999;

[7] Пат. 4927514 США. Platinum black air cathode, method of operating same, and layered gas diffusion electrode of improved inter-layer bonding / Solomon F. -Опубл. 01.09.1988;

[8] Пат. 5441823 США. Process for the preparation of gas diffusion electrodes / Naimer N. - Опубл. 15.08.1999;

[9] Пат. 6010606 США. Gas diffusion electrodes / Denton. J. - Опубл. 01.09.1988;

[10] Пат. 4293396 США. Thin carbon-cloth-based electrocatalytic gas diffusion electrodes, and electrochemical cells comprising the same / Allen R.J. - Опубл. 06.10.1981;

[11] Пат. 6803143 США. Gas diffusion structures and gas diffusion electrodes for polymer electrolyte fuel cells / Lehmann Т. - Опубл. 12.10.2004;

[12] E-Tek Inc. [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.etek-inc.com. - свободный. - Загл. с экрана;

[13] SGL Group [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.sglcarbon.com. - свободный. - Загл. с экрана;

[14] Grafil Inc. [электронный ресурс], - режим доступа: http:// www.grafil.com. - свободный. - Загл. с экрана;

[15] Ballard Power Systems Inc. [электронный ресурс]. - режим доступа: http:// www.ballard.com. - свободный. - Загл. с экрана;

[16] hsssi.com [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.hsssi.com/Applications /EChem/Hydrogen. - свободный. - Загл. с экрана;

[17] Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика / В.Г. Левич. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. -700 е.;

[18] Jordan, L.R. Effect of diffusion-layer morphology on the performance of polymer electrolyte fuel cells operating at atmospheric pressure / L.R. Jordan, A.K. Shukla, T. Behrsing, N.R. Avery, B.C. Muddle // J. Power Sources. - 2000. - N. 86.-P. 641-646;

[19] Passalacqua, E. Influence of the structure in low-Pt loading electrodes for polymer electrolyte fuel cells / E. Passalacqua, F. Lufrano, G. Squadrito, A. Patti, L. Giorgi // Electrochimica Acta. - 1998. Vol. 43. - P. 3675-3673;

[20] Lufrano, F. Improvement in the diffusion characteristics of low Pt-loaded electrodes for PEFCs / F. Lufrano, E. Passalacqua, G. Squadrito, A. Patti , L. Giorgi // J. Appl. Electrochem. - 1999. Vol. 29. - P. 445-448;

[21] Paganin, V.A. Effects of the Operational Conditions on the Membrane and Electrode Properties of a Polymer Electrolyte Fuel Cell / V. A. Paganin, E. A. Ticianelli, E. R. Gonzalez // J. Appl. Electrochem. - 1996. Vol. 26. - P. 297-301;

[22] Jordan, L. R. Effect of diffusion-layer morphology on the performance of polymer electrolyte fuel cells operating at atmospheric pressure / L. R. Jordan, A. K. Shukla, T. Behrsing, N. R. Avery, В. C. Muddle, M. Forsyth // J. Appl. Electrochem. - 2000. - Vol. 30. - P. 641-646.;

[23] Passalacqua, E. Effects of the Diffusion Layer Characteristics on the Performance of Polymer Electrolyte Fuel Cell Electrodes / E. Passalacqua, G. Squadrito, E. Lufrano, A. Patti, L. Giorgi // J. App. Electrochem. - 2001. Vol. 31. _P. 449-454;

[24] Тимонов, A.M. Твердые полимерные электролиты: структура, свойства и применение / A.M. Тимонов // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т.6 № 80, С. 69-75;

[25] Пахомов, В.П. Электролиз воды с твердым полимерным электролитом / В.П. Пахомов, В.Н. Фатеев - М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1990. - 29 е.;

[26] Yeager, H.L. Cation and water diffusion in Nafion ion exchange membranes: influence of polymer structure / H.L. Yeager, A. Steck // J. Electrochem. Soc. -1981.-Vol. 123, №9.-P. 1880-1884;

[27] Costamagna, P. Quantum jumps in the PEMFC science and technology from the 1960s to the year 2000. Part 1. Fundamental scientific aspects / P. Costamagna, S. Srinivasan // J. Power Sources. - 2001. - N. 102. - P. 242-252;

[28] Sussman, R.M. Climate Change / R.M. Sussman // Enviromental forum. -2003.-Vol. 20.-N. l.-P. 19-31;

[29] Электрохимия полимеров / M.P. Тарасевич [и др.]. - М.: Наука, 1990. - С. 50-70;

[30] Коровин, Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 264 е.;

[31] Moore, М. Morphology and chemical properties of the Dow perfluorosulfonate ionomers / M. Moore, C. Martine // J. Electrochem. Soc. -1989. - Vol. 22. - P. 3594-3699;

[32] Ishisaki, K. Flemion® Membranes for PEMFC. T. Research Center, Asahi Glass Co., Ltd / K. Ishisaki, E. Umemura, Y. Yanagisawa, I. Kunisa, I. Terada, Y. Yoshitake // Abstracts of the "2000 Fuel Cell Seminar". - Portland, 2000. - P. 186-189;

[33] Ralph, T.R. Proton exchange membrane fuel cells. Progress in cost reduction of the key components / T.R. Ralph // Platinum Metals Review. - 1997. - Vol. 41. -P. 102-113;

[34] Паншин, Ю.А. Свойства перфторированных сульфокатионитовых мембран МФ-4СК / Ю.А. Паншин, Н.А. Дрейман, А.И. Андреева, О.И. Манечкина//Пластические массы. - 1977. - №8. - С. 7-8;

[35] Li, Q. Approaches and Recent Development of Polymer Electrolyte Membranes for Fuel Cells / Q. Li, R. He, J.O. Jensen, NJ. Bjerrum // Chem. Mater. - 2003. - Vol. 15, N. 26. - P. 4896-4915;

[36] Zavodzinski, T.A. A comparative study of water uptake by and transport through ionomeric fuel cell membranes / T.A. Zavodzinski, T.F. Springer, J. Davey, R. Jestel, C. Lopez, J. Valerio, S. Gottesfeld // J. Electrochem. Soc. - 1993. -Vol. 140, №7. -P. 1981-1985;

[37] Nguyen, T.V. A water and heat management model for proton-exchangemembrane fuel cells / T.V. Nguyen, R.E. White // J. Electrochem. Soc. - 1993. -Vol. 140,№8. -P. 2178-2188;

[38] Gierke, T.D. The Morphology in Nafion Perfluorinated Membrane Products, as Determined by Wide- and Small-Angle X-Ray Studies / G.E. Munn, F.C. Wilson // J. Polymer. Sci. - 1981. - Vol. 19. - P. 1688;

[39] Mehta, V. Review and analysis of РЕМ fuel cell design and manufacturing / V. Mehta, J. Cooper // J. Power Sources. - 2003. - Vol. 114. - P. 32-53;

[40] Багоцкий, B.C. Топливные элементы. Современное состояние и основные научно-технические проблемы / B.C. Багоцкий, Н.В. Осетрова, A.M. Скундин // Электрохимия. - 2003. - Т. 39 № 9. - С. 1027-1045;

[41] Larminie, О. Fuel cell systems explained. Second edition / O. Larminie, A. Dicks. - England, West Sussex, Chichester: John Wiley& Sons Ltd, 2003. - 406 стр.;

[42] Raistrick, I.D. Modified gas diffusion electrodes for proton exchange membrane fuel cells / I.D. Raistrick // Ext. Abstract of the 169th Meeting

Electrochem. Soc. - 1986. - Vol. 86. - P. 60;

106

[43] Фурсиков, П.В. Каталитический синтез и свойства углеродных наново локон и нанотрубок / П.В. Фурсиков, Б.П. Тарасов // Альтернативная энергетика и экология. - 2004. - № 10. - С. 24-40;

[44] Месяц, Г. А. Водородная энергетика и топливные элементы / Г. А. Месяц, М. Д. Прохоров // Вестник РАН. - 2004. - Т. 74, №7. - 579-597;

[45] Arico, A.S. Optimization of operating parameters of a direct methanol fuel cell and physico-chemical investigation of catalyst-electrolyte interface / A.S. Arico, P. Creti, P. Antonucci, J. Cho, H. Kim, V. Antunucci // Electrochimica Acta. - 1998. - Vol. 43 N. 24. - P. 3719-3729;

[46] Litster, S. РЕМ fuel cell electrodes / S. Litster, G. McClean // J. Power Sources.-2004.-N. 130.-P. 61-76;

[47] Чирков, Ю.Г. Активный слой электрода с полимерным электролитом: оценка степени использования платины / Ю. Г. Чирков, В. И. Ростокин // Электрохимия. - 2009. - Т.45, № 12. - С. 1487-1498;

[48] Mehta, V. Review and analysis of РЕМ fuel cell design and manufacturing / V. Mehta, J. Cooper // J. Power Sources. - 2003. - Vol. 114. - P. 32-53;

[49] Kong, C.S. Influence of pore-size distribution of diffusion layer on masstransport problems of proton exchange membrane fuel cells / C.S. Kong, D-Y. Kim, H-K. Lee, Y-G. Shul, T-H Lee // J. Power Sources. - 2002. - N. 108. - P. 185-191;

[50] Mukerjee, S. Effect of preparation conditions of Pt alloys on their electronic, structural and electrocatalytic activities for oxygen reduction - XRD, XAS, and electrochemical studies / S. Mukerjee, S. Shrinivasan, M. Soriaga // J. Phys. Chem. - 1995. - N. 99. - P. 4577-4589;

[51] Bevers, D. Innovative production procedure for low cost PEFC electrodes end electrode membrane structures / D. Bevers, N. Wagner, M. Bradke // Int. J. of Hydrogen Energy. - 1998. - N. 23. - P. 57-63;

[52] Taylor, E. Preparation of high platinum utilization gas diffusion electrode for

proton exchange membrane fuel cells / E. Taylor, E. Anderson, N. Vilambi // J.

Electrochem. Soc. - 1992. -N. 139. -L45-L46;

107

[53] Fedkiv, P. An impregnation reduction method to prepare electrodes on Nafion SPE / P. Fedkiv, W. Her // J. Electrochem. Soc. - 1989. - N. 136. - P. 899-900;

[54] Gülzow, E. Dry layer preparation and characterization of polymer electrolyte fuel cell components / E. Gülzow, M. Schulze, N. Wagner, T. Kaz, R. Reissner, G. Steinhilber, A. Schneider // J. Power Sources. - 2000. - N. 86. - P. 352-362;

[55] Matsubauashi, T. Development of the High Performance Electrode for PEFC / T. Matsubauashi, A. Hamada, S. Taniguchi, Y. Miyake, T. Saito // Proc. of the Fuel Cell Seminar. San-Diego, 1994. - P. 581-584;

[56] Чирков, Ю.Г. Топливный элемент с полимерным электролитом: расчет габаритных характеристик кислородного катода с учетом процессов газо-, паро- и теплообмена / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2009. -Т. 45,№ 11.-С. 1353-1366;

[57] Чироков, Ю.Г. Кислородный катод топливного элемента с нафионом и платиной: влияние разогрева активного слоя на габаритные характеритики катода / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2009. - Т. 45, № 9. -С. 1102-1112;

[58] Чироков, Ю.Г. Расчет оптимальных толщин активного слоя кислородного и воздушного катодов топливного элемента с нафионом и платиной / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2009. - Т. 45, № 2.-С. 193-202;

[59] Чироков, Ю.Г. Водородно-кислородный (Воздушный) топливный элемент с нафионом и платиной: расчет габаритных характеристик, сравнение механизма действия катода с полимерным электролитом с гидрофобизированным катодом и жидким электролитом / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2008. - Т. 44, № 11. - С. 1321-1332;

[60] Чироков, Ю.Г. Расчет габаритных характеристик катода топливного элемента с нафионом и платиной с учетом процессов газо- и парообмена в газодиффузионном слое / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. -2008. - Т. 44, № 8. - С. 981-991;

[61] Чироков, Ю.Г. Активный слой кислородного катода топливного элемента с нафионом и платиной: роль диффузионных и омических ограничений, выбор рабочей толщины активного слоя / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2007. - Т. 43, № 7. - С. 827-833;

[62] Чироков, Ю.Г. Гидрофобизированный кислородный катод топливного элемента с жидким электролитом: оценка габаритных токов и толщин / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2007. - Т. 43, № 2. - С. 154-164;

[63] Чироков, Ю.Г. Катод топливного элемента с твердым полимерным электролитом: расчет габаритных токов при наличии газодиффузионного слоя / Ю.Г. Чирков, В.И. Росточкин // Электрохимия. - 2007. - Т. 43, № 1. -С. 27-35;

[64] А.с. СССР № 1137943, 1985. Способ изготовления электрода / Моргунов А.А., Смирнов С.Е., Коровин Н.В., Бескоровайный С.Ф. ДСП;

[65] Белоглазов, В.Ю. Топливный элемент с твердополимерным электролитом: структура каталитического слоя / В.Ю. Белоглазов, И.Е. Баранов, А.С. Шатковский // Электрохимическая энергетика. 2010. - Т. 10, № 1.-С. 29-33;

[66] Passalacqua, Е. Nafion content in the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells: effects on structure and performance / E. Passalacqua, G. Squadrito, E. Lufrano, A. Patti, L. Giorgi // Electrochimica Acta. - 2001. - Vol. 46. - N. 6. - P. 799-805;

[67] Uchida, M. Investigation of the microstructure in the catalyst layer and effects of both perfluorosulfonate ionomer and PTFE-loaded carbon on the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells / M. Uchida, Y. Aoyama, N. Eda, A. Ohta // J.Electrochem. Soc. - 1995. - Vol. 142. - P. 4143-4149;

[68] Antolini, E. Influence of Nafion loading in the catalyst layer of gas-diffusion electrodes for PEFC / E. Antolini, L.Giorgi, A.Pozio, E. Passalacqua // J. Power Sources. - 1999. - Vol. 77. - P. 136-142;

[69] Zhigang, Qi. Low Pt loading high performance cathodes for РЕМ fuel cells /

Zhigang Qi, Arthur Kaufman // J. Power Sources. - 2003. - Vol. 113. - P. 37-43;

109

[70] Shinichi Hirano. High performance proton exchange membrane fuel cells with sputter-deposited Pt layer electrodes / Shinichi Hirano, Junbom Kim, S. Srinivasan // Electrochimica Acta. - 1997. - Vol. 42, № 10. - P. 1587-1593;

[71] Kong, C.S. Influence of pore-size distribution of diffusion layer of masstransport problems of proton exchange membrane fuel cells /C.S. Kong, D.Y. Kim, H.k.Lee, Y.G. Shul, Т.Н. Lee // J. Power Sources. - 2002. - Vol. 108. - P. 185-191;

[72] Шкловский, Б.И. Электронные свойства легированных полупроводников / Б .И. Шкловский, А.Л. Эфрос. М.: Наука, 1979. - 416 е.;

[73] Баранов, Й.Е. Моделирование тонких каталитических слоев со случайным расположением частиц катализаторов / И.Е. Баранов, В.Н. Фатеев, А.В. Сысоев, В.Д. Русанов // ДАН "Химия". - 1997. Т. 354, №1. - С. 55-58;

[74] Баранов, И.Е. Численное моделирование электрокаталитического слоя электролизеров с твердым полимерным электролитом / И.Е. Баранов, В.Н. Фатеев, А.В. Сысоев // Электрохимия. - 1997. - Т. 33, №8. - С. 967-970;

[75] Баранов, И.Е. Модель электрохимического слоя с твердо-полимерным электролитом / И.Е. Баранов, В.Н. Фатеев, А.А. Фридман, О.В. Арчаков // Электрохимия. - 1994. - Т. 30. - С. 1256-1260;

[76] Baranov, I.E. Mathematical modeling model of PEM-Fuel Cell catalytic layer / Baranov I.E., Fateev V.N. Pakhlova E., Kirillov I.A., Rusanov.V.D // Proc. of 11th World Hidrogen Energy Conference. - Stutgart, 1997. - Vol. 3. - P. 27272732;

[77] Baranov, I. E. Mathematical model of PEM-Fuel Cell catalytic layer / I. Baranov, V. Fateev, A. Sysoev, M. Tsypkin // Proc. of HYPOTHESIS II International Symposium. - Grimstad, 1997. - P.85-87;

[78] Баранов, И.Е. Математическая модель каталитического слоя на основе твердополимерного электролита / И.Е. Баранов, В.Н. Фатеев, М.А. Цыпкин // Тезисы докладов VII Международного Фрумкинского симпозиума

"Фундаментальная электрохимия и электрохимическая технология". -Москва, 2000. - Ч. II. - С. 416-417;

[79] Zhigang, Q. Quick and effective activation of proton-exchange membrane fuel cells / Zhigang Qi, Arthur Kaufinan // J. Power Sources. - 2003. - Vol. 114. - P. 21-31;

[80] Твердохлебов, E.C. Кандидатская диссертация. - M.: МЭИ. - 1979. - 176 с. - ДСП;

[81] Лапшина, Т.В. Кандидатская диссертация. - М.: МЭИ. - 1977. - 138 с. -ДСП;

[82] Song, S.M. The influence of oxygen additions to hydrogen in their electrode reactions at Pt/Nafion interface / S.M. Song, I.G. Koo, W.M. Lee // Electrochimica Acta. - 2002. - Vol. 47. - P. 2413-2419;

[83] Shin, S.-J. Effect of the catalytic ink preparation method on the performance of polymer electrolyte membrane fuel cells / S.-J. Shin, J.-K. Lee et al. // J. Power Sources. - 2002. - Vol. 106. - P. 146-152;

[84] Uchida, M. Improved preparation process of veiy low-platinum-loading electrodes for polymer Electrolyte fuel cells // M. Uchida, Y. Fukuoka, Y. Sugawara et al. // J. Electrochem. Soc. - 1998. - Vol. - 145, №11. - P. 38893898;

[85] Uchida, M. New Preparation Method for Polymer-Electrolyte fuel cells / M. Uchida, Y. Aoyama et al. // J. Electrochem Soc. - 1995. - Vol. 142, № 2. P. 1443-1449;

[86] FuelCellStore [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.fuelcellstore.com, свободный. - Загл. с экрана;

[87] Institute of Energy Research IEF [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.fz-juelich.de/ief/ief-3/index.php?index=l 17, свободный. - Загл. с экрана;

[88] DuPont [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.dupont.com/Automotive/en_US/products_services/fuelCell/fuelCell.ht ml, свободный. - Загл. с экрана;

[89] Arcotronics Group [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.arcotronics.com, свободный. - Загл. с экрана;

[90] Fujifilm [электронный ресурс]. - режим доступа: www.dimatix.com, свободный. - Загл. с экрана;

[91] Колорит [электронный ресурс]. - режим доступа:www.color-it.ukrbiz.net, свободный. - Загл. с экрана;

[92] Шалунов, А.В. Ультразвуковой распылитель вязких жидкостей / А. В. Шалунов, В. Н. Хмелев // Труды конференции "Современные проблемы радиоэлектроники". - Красноярск, 2005.- С. 426-429;

[93] Колорит [электронный ресурс]. - режим доступа: www.sonorap.com, свободный. - Загл. с экрана;

[94] US patent № 6,933,003 В2, Int.Cl. Н01М 4/88 B01D 5/12;

[95] Rasten, Egil. Electrocatalysis in water electrolysis with solid polymer electrolyte / Egil Rasten, Georg Hagen, Reidar Tunold // Electrochemica Acta. -2003. - Vol. 4. - P. 3945-3952;

[96] Energy Research Centre of the Netherlands [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.ecn.nl/en/h2sf/products-services/fuel-cell-r-d-activities/pemfc-technology/pemfc-challenges/, свободный. - Загл. с экрана;

[97] Kolbash, Thomas. New coating and laminating methods for MEAs // proc. of Conference "Plastics Electronics". - Francfurt, 2006. C. 56-59;

[98] Coatema Coating Machinery [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.coatema.de/eng, свободный. - Загл. с экрана;

[99] Арсеньев, А. Электронные свойства легированных полупроводников / -М.: Наука, 1972.-312 е.;

[100] Сакар, А.В. Кандидатская диссертация. - М.: МЭИ. - 1984. - 136 с. -ДСП;

[101] Gode, Peter. Influence of the composition on structure and electrochemical characteristics of the PEFC cathode / Peter Gode // Electrochemica Acta. - 2003. -Vol. 48.-P. 4175-418;

[102] Hirano, S. High performans proton exchange membrane fuel cells with sputter deposited Pt layer electrodes / S. Hirano // Electrochemica Acta. - 1997. -Vol. 42.-P. 1587-1593;

[103] Sui, P.-C. Modeling and optimization of a PEMFC catalyst layer / P.-C. Sui, L.-D. Chen, James P. Seaba, Yoshinori Wariishi // In SAE SP-1425, Fuel Cell for Transportation. SAE, 1999. 1999-01-0539;

[104] Karan, K. Assessment of transport-limited catalyst utilization for engineering of ultra-low Pt loading polymer electrolyte fuel cell anodes / K. Karan // Electrochemistry Communications. - 2007. - Vol. 9, № 4. - P. 747-753;

[105] Баранов, И.Е. Массоперенос в пористых системах газодиффузионных и каталитических слоев катода топливного элемента с твердым полимерным электролитом в условиях их частичного затопления водой / И.Е. Баранов, С.А. Григорьев, И.И. Николаев, В.Н. Фатеев / Электрохимия. - 2006. - Т. 42, №12. -С. 1472-1479;

[106] Baranov, I.E. Mathematical modeling model of PEM-Fuel Cell catalytic layer / I.E. Baranov // Russian Journal of Electrochemistry. - 1997. - Vol. 33, № 8. - P. 967-970;

[107] Стрикица, А.И. Кандидатская диссертация. - M.: МЭИ.- 1979. - 142 с. -ДСП;

[108] Springer, Т.Е. Polymer electrolyte fuel cell model / Т.Е. Springer, T.A. Zavodzinski, S. Gottesfeld // J. Electrochem. Soc. - 1991. - Vol. 138, № 8. - P. 2334-2342;

[109] Бокач, Д.А. Явление переноса в мини-топливных элементах с прямым окислением мтанола: Автореф. Дис. ... канд. тех. наук / Д.А. Бокач. - М.: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2007. - 20 е.;

[110] Цветков, Ю.В. Термическая плазма в технологии нанодисперсных

материалов / Ю.В. Цветков, Н.В. Алексеев, Ю.В. Благовещенский, А.В.

Самохин // Тезисы Второй Всероссийской конференции по наноматериалам

«НАНО 2007». - Новосибирск, 2007. С - 23-26;

113

[111] Самохин, A.B. Синтез нанопорошков системы W - С в потоке термической плазмы / А.В. Самохин, Н.В. Алексеев, Ю.В. Благовещенский, Ю.В. Цветков // Тезисы Международной конференции HighMatTech. - Киев, 2007.-С. 56-38;

[112] Malyshev, V.V. High-temperature Electrochemical Synthesis / V.V. Malyshev, H.B. Kushkhov and V.I. Shapoval // J. Applied Electrochemistry. -2002. - Vol. 32. - P. 573-579;

[113] Kushhov, H.B. The investigation of Joint Electrochemical Reduction Fluoroxide Complexes of Tungsten and Carbon Dioxide in Low-Temperature KC1-NaCl-CsCl-NaF Melt / H.B. Kushhov, M.N. Adamokova, R.A. Karashaeva, B.V. Molov // Proc. of International Symposium of Ionic Liquids. - Trondhein, 2003. -P. 507-515;

[114] Marshal, A. Electrochemical characterization of IrxSni.x02 powders as oxygen evolution electrocatalysts / A. Marshall, B. Boiresen, G. Hagen, M. Tsypkin, R. Tunold // Electrochemica Acta. - 2006. - Vol. 51. - P. 3161-3167;

[115] Аврушенко, A.E. Автореферат кандидатской диссертации. M.: МЭИ. -1988.-20 с.-ДСП;

[116] DuPont [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.dupont.com/fuelcells/pdf/nae301.pdf, свободный. - Загл. с экрана;

[117] Wilson, M.S. Thin-film catalyst layers for polymer electrolyte fuel cell electrodes /M.S. Wilson, S. Gottesfeld // Journal of Applied Electrochemistry. -1992.-Vol. 22, № l.-P. 178.

[118] E. Middelman, W. Kout, B. Vogelaar, J. Lenssen, E. de Waal, J. Power Sources 118(2003)44-46.

[119] Ю.А. Добровольский, A.E. Укше, A.B. Левченко, И.В. Архангельский, С.Г. Ионов, В.В. Авдеев, С.М. Алдошин, Ж. Рос. Хим. Об-ва им. Д.И. Менделеева, т. L №6 (2006) 83-94.

[120] S.-H. Wang, J. Peng, W.-B. Lui, J.-S. Zhang, J. Power Sources 162 (2006) 486-491.

[121] D.P. Davies, P.L. Adcock, M. Turpin, S.J. Rowen, J. Appl. Electrochem. 30 (2000) 101-105.

[122] Е.И. Школьников, M.C. Власкин, A.C. Илюхин, А.Б. Тарасенко, Ж. Электрохимическая энергетика 4 (2007) 178-191.

[123] E.I. Shkolnikov, M.S. Vlaskin, A.S. Iljukhin, A.Z. Zhuk, A.E. Sheindlin, J. Power Sources 185 (2008) 967-972.

[124] T. Fabian, J. D. Posner, R. O'Hayre, S.-W. Cha, J. K. Eaton, F. B. Prinz, J. G. Santiago, J. Power Sources 161 (2006) 168-182.

[125] Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы. Сборник статей. М.: Мир, 1980.

[126] Н.В. Плешивцев, А.И. Бажин. Физика воздействия ионных пучков на материалы. М.: Вузовская книга, 1998. 392 с.

[127] Ионная имплантация. М.: Металлургия, 1985. 392 с.

[128] Патент РФ № 2096856. Способ получения ионного пучка и устройство для его осуществления.

[129] Патент РФ № 2277934. Устройство для ионно-лучевой обработки изделий медицинской техники.

[130] Патент РФ № 2109495. Искусственный клапан сердца и способ его изготовления.

[131] K.R. Cooper, V. Ramani, J.M. Fenton, H.R. Kunz. Experimental methods and data analyses for polymer electrolyte fuel cells., Illinois, 2005. 122 pgs.

[132] National Energy Technology Laboratory. Fuel Cell Hand Book, sixth ed., Morgantown, West Virginia, 2002, pp. 2-3.

[133] Школьников Е.И., Янушко С.А., Тарасова С.А., Пармузина А.В., Илюхин А.С., Шейндлин А.Е. Исследование работы алюмо-водного микрогенератора водорода для компактных источников питания // Электрохимическая энергетика, 2008, т. 8, № 2, с. 86.2

[134] Школьников Е.И., Власкин М.С., Илюхин А.С., Тарасенко А.Б., Жук А.З. Источник питания мощностью 2 Вт на основе водородно-воздушных

топливных элементов с твердым полимерным электролитом // Известия РАН. Серия Энергетика. 2008, № 4, принята к печати.

[135] A. Kundu et al. / Journal of Power Sources 170 (2007) 67-78.

[136] Патент РФ: H01M, B01J/ Школьников Е.И., Булычев Б.М., Кравченко O.B и др. Генератор водорода для автономного источника питания на топливных элементах // 2007. № 72360.

[137] Gary Sandrock A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view // Journal of Alloys and Compounds. 1999. 293-295. P. 877-888.

[138] Б. П. Тарасов, M. В. Лотоцкий, В.А. Яртысь. Проблема хранения водорода и перспективы использования гидридов для аккумулирования водорода // Российский химический журнал. 2006. Т. L. № 6. С. 34-48.

[139] Б. П. Тарасов, С. П. Шилкин. О возможности выделения и аккумулирования водорода высокой чистоты с помощью гидридообразующих интерметаллических соединений // Журнал прикладной химии. 1995. Т. 68. Вып. 1. С. 21-26.

[140] Б. П. Тарасов, С. П. Шилкин Влияние 02, СО, и S02 на водородосорбционные свойства интерметаллических соединений LaNi5 и СеСо3// Журнал неорганической химии. 1995. Т. 40. № 5. С. 736-742.

[141] G. D. Sandrock, P. D. Goodell Cyclic life of metal hydrides with impure hydrogen overview and engineering considerations // Journal of the Less-Common Metals. 1984 104. P. 159-173.

[142] Mingming Geng, Jianwen Han and Derek O.Norhwood Decay in the hydrogen storage capacity of a LaNi4.7Alo.3 alloy powder with exposure to air and with hydriding-dehydriding cycles // Int. J. Hydrogen Energy. 1997. Vol. 22. No. 5. P. 531-535.

[143] Клямкин C.H., Захаркина H.C., Морозкин A.B и др. Система Ceo.8La0.2Ni5.xCox-H2: Влияние замещения на гистерезис и структуру гидридных фаз. //Ж. неорганич. химии. 2000. Т.45. №1. С.115-119.

tl44J te/ZMgmj^^

Публикации по теме диссертации

1. Киселева Е.А., Власкин М.С., Школьников Е.И., Чиненов A.A., Харитонов В.П. Способы поверхностной обработки титановых биполярных пластин водородно-воздушных топливных элементов. Журнал «Электрохимическая энергетика» №3 (2009) 161-165.

2. Киселева Е.А., Тарасенко А.Б., Севастьянов А.П., Школьников Е.И. Разработка мембранно-электродного блока для портативного топливного элемента с конвективнойподачей окислителя. Журнал «Альтернативная энергетика и экология» ISJAEE 2 (2012) 155-160.

3. Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, 2008г. Киселева Е.А., Трутнев КС. «Способ получения нанодисперсных твердых электролитов» стр.125

4. Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, 2009г. Киселева Е.А., Севастьянов А.П. «Способ поверхностной обработки Б.П.» стр.164.

5. Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, 2010г. Киселева Е.А. «Способ формирования МЭБ для ТЭ» стр.108

6. Тезисы докладов пятой российской конференции «Физические проблемы водородной энергетики» С.- Петербург, 21-23 ноября 2009г. Физико-технический институт имени А.Ф. ИОФФЕ РАН

7. Тезисы докладов шестой российской конференции «Физические проблемы водородной энергетики» С.- Петербург, 22-24 ноября 2010г. Физико-технический институт имени А.Ф. ИОФФЕ РАН Киселева Е.А., Тарасенко А.Б., Школьников Е.И. « Разработка мембранно-электродного блока для портативного топливного элемента», стр.231-232

8. Материалы шестой всероссийской научной молодежной школы «Возобновляемые источники энергии», Москва, 25-27 ноября 2008г., МГУ им. Ломоносова географический факультет. Киселева Е.А. Трутнев Н.С. «Способ получения нанодисперсных твердых электролитов для топливных элементов» стр. 134-139

9. Материалы седьмой всероссийской научной молодежной школы «Возобновляемые источники энергии», Москва, 24-26 ноября 2010г., МГУ им. Ломоносова географический факультет. Киселева Е.А., Севастьянов А.П., Школьников Е.И. «Разработка мембранно-электродного блока для портативного топливного элемента», стр. 195-196

10.Сборник тезисов докладов международного научно-технического семинара « Водородная энергетика как альтернативный источник энергии», 20-23 октября 2009г., МИТХТ им. Ломоносова Киселева Е.А., Власкин М.С., Школьников Е.И. «Способы поверхностной обработки титановых биполярных пластин водородно-воздушных топливных элементов» стр.71-72

11.Тезисы докладов II Международной конференции «Технологии хранения водорода», Москва, 28-29 октября 2009г., I.V. Yanilkin., E.I. Shkolnikov., M.S. Vlaskin., E.A. Kiseleva «Portable fuel cells with reversible and irreversible hydrogen sources», стр. 164-165

12. Труды X Международного Симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерные и технологические исследования для устойчивого развития», 30 ноября- 1 декабря 2010, Москва 2011 МГУИЭ. Киселева Е.А. « Способ формирования наноструктурированных слоев для топливных элементов» стр.78-80

13. Тезисы докладов XXI Российской молодежной научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения академика Н.Д. Зелинского «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», 19-23 апреля 2011г., г.Екатеринбург, Уральский Государственный Университет. Киселева Е.А., Школьников Е.И., Севастьянов А.П. «Оптимизация МЭБ с твердополимерным электролитом для портативных топливных элементов» стр.345

14.Тезисы докладов международной выставки химической промышленности и науки «Химия-2011» , «Конкурс проектов молодых ученых» 25 октября 2011 года, г. Москва, в «Экспоцентре».

15.Тезисы докладов седьмой российской конференции «Физические проблемы водородной энергетики» С.- Петербург, 21-23 ноября 2011г. Физико-технический институт имени А.Ф. ИОФФЕ РАН Киселева Е.А., Григоренко A.B.., Школьников Е.И. « Оптимизация установки формирования каталитических слоев топливных элементов методом воздушного напыления», стр.125

16.Сборник материалов VIII Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики» 3-7 октября 2011г., г.Саратов Янилкин И.В., Киселева Е.А., Школьников Е.И., Саметов A.A. «Сравнение характеристик суперконденсаторов с тканевыми и напыленными углеродными электродами», стр. 476-478