КАТАЛІТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОКРИТТЯ Ni–V В ПРОЦЕСІ ВИДІЛЕННЯ ВОДНЮ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2021.1.05Ключові слова:
водень, електроліз води, каталітична активність, катодний матеріал, покриття нікель-ванадійАнотація
Сонячна та воднева енергетика відіграють важливу роль в забезпеченні різноманітних об’єктів промисловості електричною та тепловою енергією. Одним з пріоритетних напрямів сучасної промисловості є зростання об’ємів виробництва екологічно-безпечного джерела енергії – електрохімічного синтезу водню. Сучасні методи електролізу води не задовольняють потреби в його використанні, через високу собівартість електросинтезу водно-лужного електролізу, яка залежить від матеріало- та енергоємності електролізу.
Корисні витрати електроенергії для отримання енергоносія – водню на катоді і "непотрібні" витрати - на виділення кисню на аноді, залежать від перенапруги відповідних реакцій. Тому найважливішою проблемою водневої енергетики є синтез електродних матеріалів з малим перенапруженням виділення О2 і Н2. Електродні матеріали з низькою перенапругою дозволять зменшити питомі витрати електроенергії при отриманні водню "класичним" електролізом.
Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено перспективність зниження катодної і анодної перенапруги, яка становить значну частину напруги на клемах електролізера, для розробки високоефективних і конкурентоспроможних технологій отримання водню низькотемпературним електролізом лужного розчину. Для зниження перенапруги катодного виділення водню запропоновано модифікувати поверхню катодів. Нанесення незначної кількості електролітичних сплавів металів сімейства заліза з молібденом і вольфрамом на нікелеві, кобальтові, титанові і сталеві електроди суттєво (на 40–50 %) знижує перенапругу катодного виділення на них водню з розчину лугу.
Використання сталевих електродів, поверхня яких модифікована ванадієм і кобальтом, дозволяє знизити падіння напругу на електролізері при електросинтезі Н2 і О2 на 0,2–0,3 В, що створює умови зниження енергетичних витрат і економії електроенергії.
Посилання
Kovalenko Yu.I., Bajrachnyj B.I., Mishina E.B. Ehlektrodnye processy na kataliticheskikh splavakh – zheleza s nikelem, kobal'tom, vanadiem i titana s nikelem // Voprosy khimii i khimicheskoj tekhnologii. – 2011. – № 4 – P. 44–46.
Kovalenko Yu. I., Voronina E.V., Bajrachnyj B.I. Ehlektrokataliticheskie svojstva splavov zheleza // Vestnik NTU "KHPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Khimiya, khi-micheskaya tekhnologiya i ehkologiya. – KH.: NTU "KHPI". – 2012. – № 32. – P. 170–174.
Kozin L.F., Manilevych F.D., Kutsyi A.V. Doslidzhennia zalezhnosti perenapruhy vydilennia vodniu i kysniu na riznykh metalakh vid yikh fizyko-khimichnykh vlastyvostei ta vybir optymalnykh depoliaryzatoriv vydilennia vodniu ta kysniu z luzhnykh rozchyniv //Tezy dopovidei naukovoi zvitnoi sesii «Fundamentalni problemy vodnevoi enerhetyky».– K.: NAN Ukrainy, 2010. – P.1.
Kozyn L.F., Volkov S.V. Sovremennaia эnerhetyka y эkolohyia. Problemi y perspektyvi // Kyiv. “Naukova dumka” NAN Ukrainy. – 2006. – 272 p.
Ved M.V., Sakhnenko M.D. Katalitychni ta zakhysni pokryttia splavamy i sklad-nymy oksydamy: elektrokhimichnyi syntez, prohnozuvannia vlastyvostei : monohrafiia/ – Kharkiv : NTU «KhPI», 2010. – 272 p.
Bairachnyi B.I., Tulskyi H.H., Shtefan V.V., Tokareva I.A. Tekhnichna elektro-khimiia : Pidruchnyk: u 5 ch. – Ch 5 : Suchasni khimichni dzherela strumu, elektroliz rozplaviv, elektrosyntez khimichnykh rechovyn / Kharkiv : Vyd-vo «Pidruchnyk NTU “KhPI”», 2016. – P. 199–225.
Voronina E.V., Kovalenko Yu.I., Bajrachnyj B.I. Ehlektrokataliticheskie svojstva splavov zheleza // Vіsnik NTU «KHPІ». – Kharkіv: NTU «KHPІ». – 2012. – № 32. – P. 170–174.
Shen T.F.R., Lai M.H., Yang T.C.K., Fu I.P., Liang N.Y., Chen W.T. Photocatalytic production of hydrogen by vanadium oxides under visible light irradiation // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. – 2012. – Vol. 43. – Iss. 1. – P. 95–101.
Galloni P., Conte V., Floris B. A journey into the electrochemistry of vanadium compounds // Coordination Chemistry Reviews. – 2015. – Vol. 301–302. – P. 240–299.
Santos D.M.F., Sequeira C.A.C. Hydrogen production by alkaline water elec-trolysis // Quimica Nova. – 2013. – Vol. 36. – No. 8. – P. 1176–1193.
Gala J., Małachowski A., Nawrat G. Electrolytic nickel-molybdenum-vanadium alloy coatings as a material with a decreased hydrogen overvoltage // Journal of Applied Electrochemistry. – 1983. – Vol. 14. – Iss. 2. – P. 221–230.
Herraiz-Cardona I., Ortega E., Garcia-Anton J., Perez-Herranz V. Assessment of the roughness factor effect and the intrinsic catalytic activity for hydrogen evolution reaction on Ni-based electrodeposits // Int. J. Hydrogen. – 2011. ¬– Vol. 36. – Iss. 16. – P. 9428–9438.
