Investigation of stability and degradation phenomena in model M@C / PANI nanocomposite electrodes with 2D and 3D architecture
研究具有 2D 和 3D 结构的 M@C / PANI 纳米复合电极模型的稳定性和降解现象
基本信息
- 批准号:429730598
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2020
- 资助国家:德国
- 起止时间:2019-12-31 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The storage of (renewable) electricity in chemical form (fuels) and its subsequent release occur in electrochemical devices such as electrolyzers and fuel cells. An economically viable exploitation of these devices requires electrode materials and architectures that are not only performant but also durable. However, electrocatalyst materials used to date are prone to corrosion and the factors affecting their stability in real electrode, which are complex multiphase entities, are not well understood. The project addresses this aspect by proposing a well-defined model system for these complex materials, one in which the effects of various factors on electrode stability can be investigated systematically. Our preparation combines an ‘anodic’ macroporous template which defines a three-dimensional geometry, polyaniline (PANI) as conductive matrix, and laser-deposited metal nanoparticles embedded in hydrogenated carbon phase (M@C) as the catalyst. We will quantify the performance and stability of these electrodes upon continuous electrolysis and compare similar electrodes differing in (1) nature of interaction between templates and polyaniline matrix; (2) nature of interaction between PANI and hydrogenated carbon phase; (3) architecture of electrode (planar films or tubes obtained on 3D template); (4) geometry of electrode (length and diameter of the tubes). The results of the comparisons will allow us to identify the most promising strategies for improving the stability of real electrodes without sacrificing performance. This ambitious goal is rendered possible by the combination of expertise from the Russian and German teams in the laser-induced deposition of metal/carbon composites and in electrochemical work (including anodization), respectively.
以化学形式(燃料)储存(可再生)电力及其随后的释放发生在电解槽和燃料电池等电化学装置中,这些装置的经济可行的开发需要不仅高性能而且耐用的电极材料和结构。迄今为止使用的电催化剂材料容易腐蚀,并且影响其在实际电极(复杂的多相实体)中稳定性的因素尚不清楚,该项目通过为这些复杂材料提出一个明确定义的模型系统来解决这一问题。其中我们的制备方法结合了定义三维几何结构的“阳极”大孔模板、作为导电基质的聚苯胺(PANI)以及嵌入氢化碳相(M)的激光沉积金属纳米颗粒。 @C)作为催化剂,我们将量化这些电极在连续电解时的性能和稳定性,并比较相似电极的不同之处(1)模板和聚苯胺基质之间的相互作用的性质;(2)PANI和聚苯胺之间的相互作用的性质。氢化碳相;(3) 电极结构(在 3D 模板上获得的平面薄膜或管);(4) 电极的几何形状(管的长度和直径)。在不牺牲性能的情况下提高实际电极的稳定性,这一雄心勃勃的目标是通过俄罗斯和德国团队分别在金属/碳复合材料激光诱导沉积和电化学工作(包括阳极氧化)方面的专业知识的结合而实现的。
项目成果
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Professor Dr. Julien Bachmann, Ph.D.其他文献
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