ЕЛЕКТРОКАТАЛІТИЧНІ ПОКРИТТЯ КОБАЛЬТ-ВАНАДІЙ ДЛЯ РЕАКЦІЇ ВИДІЛЕННЯ ВОДНЮ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.02.09Ключові слова:
ванадійвмістні матеріали, електрокаталітична активність, індуковане співосадження, покриття Со-V, перенапруга, економія.Анотація
Для сучасної водневої енергетики актуальним є дослідження існуючих та отримання нових енергозберігаючих матеріалів, використання яких дозволить знизити собівартість одержуваного водню. Такі властивості можна прогнозувати для матеріалів, що містять у своєму складі ванадій, молібден і вольфрам та мають каталітичну активність у реакції відновлення іонів водню на катоді. Дані метали з водних розчинів можуть співосаджуватись з металами-каталізаторами підгрупи заліза через утворення кластерних інтерметалевих сполук зі зв’язком Ме-V, адсорбованих на поверхні катода. В роботі досліджено індукуване співосадження кобальту з ванадієм з комплексного цитратного електроліту. В результаті проведених досліджень встановлено, що якісне покриття сплавом кобальт-ванадій, світло-сірого кольору, рівномірне, мікрокристалічне можна осадити з цитратного електроліту з вмістом 20 г/дм3 ванадію (в перерахунку на метал) у вигляді цитратного комплексу. Процес проводили при густині струму 5–10 А/дм2, температурі 30–40°С, pH = 2,8–3,2. За результати рентгено-флуоресцентного аналізу, вміст ванадію в покритті становить 0,37–0,53 %, а максимальний вміст в покритті відзначається при густині струму 8–9 А/дм2. Дослідження каталітичної активності отриманого покриття сплавом кобальт-ванадій в реакції відновлення іонів водню на катоді проводили в розчині 2,5М NaOH + 0,02M NaCl. При збільшенні вмісту ванадію в покритті від 0,37 до 0,53 % перенапруга виділення водню знижується на 0,5 В. Встановлено, що перенапруга реакції виділення іонів водню на катодах зі Ст.20 з покриттям Со-V на 0,08–0,1 В нижче, а величина струму обміну вище, ніж на електродах зі сталі Ст.20, що використовуються в промисловому воднолужному електролізі. Це свідчить про електрокаталітичну активність досліджуваних матеріалів в реакції відновлювання іонів водню. Електроди з отриманим покриттям сплавом кобаль-ванадій можливо рекомендувати як катодний матеріал для електрохімічного отримання водню. Зниження перенапруги виділення водню дозволяє зменшити енерговитрати на проведення даного процесу на 15-20 %.
Посилання
Kozin L. F., Volkov S. V. Sovremennaja jenergetika i jekologija. Problemy i perspektivy – Kiev, Naukova dumka Publ., 2006. – 772 p.
Ved` M. V, Sakhnenko.M. D. Katalitychni ta zaxysni pokryttya
splavamy i skladnymy oksydamy: elektroximichnyj syntez, prognozuvannya vlastyvostej: monografiya. – Kharkov, NTU “KhPI”, 2010. – 272 p.
Rudenko N .O. Zhelavska Yu. A., Djenuk A. V., Rudneva S. I Energy-saving electrod materials for the electrochemical production of hydrogen. Information technology: science, engineering, technology, education, health. Abstracts of the XXVIII Int. Sci.-Pract. Conf. Part 2 (28–30 October 2020, Kharkov). Kharkiv, NTU «KhPI» Publ., 2020, p. 266.
Yar-Mukhamedova G, Ved M, Sakhnenko N., Koziar M. Ternary cobalt-molybdenum-circonium coatings for alternative energies // Applied Surface Science. 2017, vol.421, pp. 68–76.
Rudenko N. A., Fynogenov A. M., Zhelavskaya Yu, A, .Pylypenko A. I., Bajrachnyj B. I. Elektroxymycheskoe poluchenye nykel-vanadyevyx pokrytyj yz sulfatnыx elektrolytov // Эkologyya i promyshlennost, 2018. – №3–4. – рр .68–71.
Karakurchi A. V., Ved` M. V., Sakhnenko N. D, Yermolenko I. Y., Zyubanova S. I, .Kolupayeva Z. I. Functional properties of multicomponent galvanic alloys of iron with molybdenum and tungsten// Functional Materrials. 2015, vol.22, №2, pp. 181– 187.
Gamburg Yu. D, Zangari G .Theory and practice of metal electrodeposition. – New York: Springer, 2011. – 378 p.
Yaponceva Yu.S., Gorobecz Yu. O., Mal`ceva T. V., Zajchenko V. M., Kublanovskyj V. S. Vplyv postijnogo magnitnogo polya na elektroosadzhennya splaviv koba`tu z tugoplavkymy metalamy. Elektroximiya sogodennya: zdobutky, problemy ta perspektyvy: kolektyvna monografiya (21–23 veresnya 2021, Kyyiv). –Kiev: MPBP ”Gordon”, 2021. –191p.
Krasykov A. V., Krasykov V. L Mexanyzm elektooosazhdenyya splava nykel-volfram yz pyrofosfatnogo elektroly`ta // Yzvestyya SPbGTY(TU). – 2016. - №36. – s. 12 – 23.
Rudenko N, Zhelavska Yu, Bairachnyi V. B, Pilipenko A. Using aluminum alloys in the electrochemical hydrogen production // Materials Today: Proceedings. – 2019.– Vol. 6. – pp.299–304.
Sheikhbahaei V., Baniasadi E., Nateree G F. Experimental investigation of solar assisted hydrogen production from water and aluminum. // International Journal of Hydrogen Energy. – 2018. – Vol. 43. – pp. 9181–9191.12.
Manilevich F. D., Pirskyj A. V. Kucyj A. V. Perspektyvni gidrolitychni metody generuvannya vodnyu dlya zhyvlennya palyvnyx komirok. Elektroximiya sogodennya: zdobutky, problemy ta perspektyvy: kolektyvna monografiya (21–23 veresnya 2021, Kyyiv). –Kiev: MPBP” Gordon”, 2021. –191p.
