Title
Ispitivanje nestehiometrijskih oksida i karbida volframa kao aditiva i nosača anodnih katalizatora za gorivne ćelije sa protonski provodnom membranom
Creator
Brković, Snežana M., 1982-, 65681673
Copyright date
2020
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 05.11.2020.
Other responsibilities
mentor
Pašti, Igor A., 1984-, 7566439
mentor
Nikolić, Vladimir, 1979-, 56119817
član komisije
Šljukić-Paunković, Biljana, 1975-, 16793191
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Fakultet za fizičku hemiju
Alternative title
Investigation of non-stoichiometric tungsten-oxides and carbides as the anode catalysts supports and additives for the proton exchange membrane fuel cells
Publisher
[S. Brković]
Format
99 str.
description
Fiziĉka hemija - Fiziĉka hemija materijala, Elektrohemija / Physical chemistry - Physical chemistry of materials, Electrochemistry
Abstract (sr)
Gorivne ćelije sa protonski provodnom membranom (PEM) su elektrohemijski sistemi koji iz
vodonika (goriva) i kiseonika/vazduha (oksidansa) proizvode ĉistu elektriĉnu energiju, toplotu i vodu.
Masovnu proizvodnju i upotrebu gorivnih ćelija ograniĉava cena komponenti, pre svega cena
katalizatora. Neĉistoća goriva (prisustvo CO) dovodi do razgradnje i trovanja katalizatora. Stoga,
intenzivno se razvijaju jeftiniji i dugotrajniji katalizatori i njihovi interaktivni nosaĉi.
U okviru ove doktorske disertacije razvijeni su nestehiometrijski oksidi i karbidi volframa kao
nosaĉi/aditivi katalizatora baziranih na Pt i PtRu za PEM gorivne ćelije. Ispitivana je provodljivost,
struktura, morfologija i sastav pripremljenih nosaĉa/aditiva i katalizatora. Katalizatori su ispitivani
cikliĉnom voltametrijom i voltametrijom na rotirajućoj disk elektrodi. Graniĉne difuzione struje
oksidacije vodonika (HOR) dostižu se vrlo brzo i zadržavaju konstantne vrednosti u širokoj oblasti
potencijala koji odgovaraju anodnim potencijalima aktivne PEM gorivne ćelije. Posebna pažnja
posvećena je ispitivanju tolerancije katalizatora na CO korišćenjem metode elektrooksidacije COads i
kinetike HOR u prisustvu CO. Sintetisani katalizatori pokazuju veću katalitiĉku aktivnost i toleranciju
na CO u odnosu na komercijalne katalizatore.
Pripremljeni katalizatori korišćeni su kao anodni katalizatori u jediniĉnim PEM gorivnim
ćelijama. Performanse su ispitivane pri razliĉitim radnim uslovima: H2/O2, H2+CO/vazduh,
reformat/vazduh, na razliĉitim temperaturama. Najbolje performanse daje PEM gorivna ćelija sa
anodnim katalizatorom 30% PtRu/WxCyOz koja na 70ºC ima ~40% veću iskorišćenost Pt u odnosu na
komercijalni katalizator. Veća iskorišćenost implicira moguće smanjenje koliĉine Pt, a time i nižu cenu
PEM gorivne ćelije.
Abstract (en)
Proton exchange membrane (PEM) fuel cells are electrochemical systems that produce clean
electricity, heat and water from hydrogen (fuel) and oxygen/air (oxidants). Mass production and use of
fuel cells is limited by the price of components, primarily the price of catalysts. Fuel impurities
(presence of CO) lead to decomposition and poisoning of the catalyst. That is why cheaper and longlasting catalysts and their interactive supports are being intensively developed.
Within this doctoral dissertation, non-stoichiometric tungsten-oxides and carbides were
developed as supports/additives for catalysts based on Pt and PtRu for PEM fuel cells. The
conductivity, structure, morphology and composition of the prepared supports/additives and catalysts
were investigated. The catalysts were tested by cyclic voltammetry and rotating disk electrode
voltammetry. Limiting diffusion currents were reached very quickly and maintained constant values in
a wide range of potentials that corresponding to the anode potentials of the active PEM fuel cell.
Special attention was dedicated to the examination of the catalyst CO tolerance , using the method of
electro-oxidation of COads and HOR kinetics in the presence of CO. The synthesized catalysts showed
higher catalytic activity and CO tolerance compared to commercial catalysts.
The prepared catalysts were used as anode catalysts in unit PEM fuel cells. Performance was
tested under various operating conditions: H2/O2, H2+CO/air and reformate/air, at different
temperatures. The best performance was achieved with a PEM fuel cell employing 30% PtRu/WxCyOz
anode catalyst which had ~40% higher Pt utilization compared to a commercial catalyst at 70ºC.
Higher utilization implies possible reduction of the Pt loading and thus a lower cost of the PEM fuel
cell.
Authors Key words
Volfram-oksid, volfram-karbid-oksid, anodni katalizatori, CO tolerancija, PEM gorivne ćelije
Authors Key words
Tungsten-oxide, tungsten-carbide-oxide, Anode catalyst, CO tolerance, PEM fuel cells
Classification
544.6.076.342(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Gorivne ćelije sa protonski provodnom membranom (PEM) su elektrohemijski sistemi koji iz
vodonika (goriva) i kiseonika/vazduha (oksidansa) proizvode ĉistu elektriĉnu energiju, toplotu i vodu.
Masovnu proizvodnju i upotrebu gorivnih ćelija ograniĉava cena komponenti, pre svega cena
katalizatora. Neĉistoća goriva (prisustvo CO) dovodi do razgradnje i trovanja katalizatora. Stoga,
intenzivno se razvijaju jeftiniji i dugotrajniji katalizatori i njihovi interaktivni nosaĉi.
U okviru ove doktorske disertacije razvijeni su nestehiometrijski oksidi i karbidi volframa kao
nosaĉi/aditivi katalizatora baziranih na Pt i PtRu za PEM gorivne ćelije. Ispitivana je provodljivost,
struktura, morfologija i sastav pripremljenih nosaĉa/aditiva i katalizatora. Katalizatori su ispitivani
cikliĉnom voltametrijom i voltametrijom na rotirajućoj disk elektrodi. Graniĉne difuzione struje
oksidacije vodonika (HOR) dostižu se vrlo brzo i zadržavaju konstantne vrednosti u širokoj oblasti
potencijala koji odgovaraju anodnim potencijalima aktivne PEM gorivne ćelije. Posebna pažnja
posvećena je ispitivanju tolerancije katalizatora na CO korišćenjem metode elektrooksidacije COads i
kinetike HOR u prisustvu CO. Sintetisani katalizatori pokazuju veću katalitiĉku aktivnost i toleranciju
na CO u odnosu na komercijalne katalizatore.
Pripremljeni katalizatori korišćeni su kao anodni katalizatori u jediniĉnim PEM gorivnim
ćelijama. Performanse su ispitivane pri razliĉitim radnim uslovima: H2/O2, H2+CO/vazduh,
reformat/vazduh, na razliĉitim temperaturama. Najbolje performanse daje PEM gorivna ćelija sa
anodnim katalizatorom 30% PtRu/WxCyOz koja na 70ºC ima ~40% veću iskorišćenost Pt u odnosu na
komercijalni katalizator. Veća iskorišćenost implicira moguće smanjenje koliĉine Pt, a time i nižu cenu
PEM gorivne ćelije.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.