ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Ti3SiC2/TiC В РЕАКЦИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА

  • Viktoria V. Panteleeva Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Anna E. Ponomareva Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Olga A. Firsova Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Anatoliy B. Shein Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Maksim N. Kachenyuk Пермский национальный исследовательский политехнический университет
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236612.6774
Ключевые слова: карбосилицид титана Ti3SiC2, карбид титана TiC, композиционный материал, реакция выделения водорода, электрокатализ

Аннотация

Методами поляризационных и импедансных измерений изучены кинетика и механизм реакции выделения водорода на композиционном материале Ti3SiC2/TiC в растворах x M H2SO4 + (0,5–x) M Na2SO4 (x = 0,5; 0,35; 0,20; 0,05). Катодные поляризационные кривые Ti3SiC2/TiC-электрода в исследованных растворах имеют однотипный вид и характеризуются наличием тафелевского участка с постоянными a и b, равными -(0,44–0,45) и -(0,060–0,062) В, соответственно; порядок реакции катодного процесса по ионам водорода составляет ~1,0. Спектры импеданса Ti3SiC2/TiC-электрода при потенциалах тафелевской области состоят из емкостной полуокружности со смещенным центром при высоких частотах и индуктивной дуги при низких частотах. Для описания реакции выделения водорода на Ti3SiC2/TiC использована эквивалентная электрическая схема, фарадеевский импеданс которой состоит из последовательно соединенных сопротивления переноса заряда R1 и параллельной R2C2-цепочки (при R2 < 0, C2 < 0), отвечающей адсорбции атомарного водорода на поверхности электрода; эквивалентная схема также включает сопротивление электролита Rs и импеданс двойнослойной емкости, который моделируется элементом постоянной фазы СРЕ1. Результаты электрохимических измерений удовлетворительно согласуются с механизмом разряд – электрохимическая десорбция, в котором обе стадии необратимы и имеют неравные коэффициенты переноса; для адсорбированного атомарного водорода выполняется изотерма адсорбции Ленгмюра. Сделан вывод, что композиционный материал Ti3SiC2/TiC в сернокислом электролите является перспективным для электрохимического получения водорода.

Для цитирования:

Пантелеева В.В., Пономарева А.Е., Фирсова О.А., Шеин А.Б., Каченюк М.Н. Электрохимическая активность композиционного материала Ti3SiC2/TiC в реакции выделения водорода. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 12. С. 117-123. DOI: 10.6060/ivkkt.20236612.6774.

Литература

Eftekhari A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. N 16. P. 11053-11077. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.02.125.

Kuzminykh M.M., Panteleeva V.V., Shein A.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 2. P. 59-64 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196202.5750.

Panteleeva V.V., Simonov G.A., Shein A.B., Miloserdov P.A., Gorshkov V.A. // Kondens. Sredy Mezhfasn.Gratitsy. 2022. V. 24. N. 2. P. 256-264 (in Russian). DOI: 10.17308/ kcmf.2022.24/9266.

Ponomareva A.E., Panteleeva V.V., Shein A.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 3. P. 52-59 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226503.6495.

Verma J., Goel S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. N 92. P. 38964-38982. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.09.075.

Jaccaud M., Leroux F., Millet J.C. // Mater. Chem. Phys. 1989. V. 22. N 1-2. P. 105-119. DOI: 10.1016/0254-0584(89)90033-3.

Safizadeh F., Ghali E., Houlachi G. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. N 1. P. 256-274. DOI: 10.1016/ j.ijhydene.2014.10.109.

Wirth S., Harnisch F., Weinmann M., Schröder U. // Appl. Catal. B: Environ. 2012. V. 126. P. 225-230. DOI: 10.1016/ j.apcatb.2012.07.023.

Syugaev A.V., Lyalina N.V., Lomaeva S.F., Reshetnikov S.M. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2012. V. 48. N 5. P. 515-519. DOI: 10.1134/S2070205112050127.

Chen W., Muckerman J.T., Fujita E. // Chem. Commun. 2013. V. 49. P. 8896-8909. DOI: 10.1039/C3CC44076A.

Michalsky R., Zhang Y., Peterson A.A. // ACS Catal. 2014. V. 4. P. 1274-1278. DOI: 10.1021/cs500056u.

Regmi Y.N., Waetzig G.R., Duffee K.D., Schmuecker S.M., Thode J.M., Leonard B.M. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 10085-10091. DOI: 10.1039/C5TA01296A.

Sokol M., Natu V., Kota S., Barsoum M.W. // Trends Chem. 2019. V. 1. N 2. P. 210-223. DOI: 10.1016/j.trechm. 2019.02.016.

Zhang Z., Duan X., Jia D., Zhou Y., Sybrand Z. // J. Eur.Ceramic Soc. 2021. V. 41. N 7. P. 3851-3878. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.02.002.

Jovic V.D., Jovic B.M., Gupta S., El-Raghy T., Barsoum M.W. // Corros. Sci. 2006. V. 48. N 12. P. 4274-4282. DOI: 10.1016/j.corsci.2006.04.005.

Rosli N.F., Nasir M.Z.M., Antonatos N., Sofer Z., Dash A, Gonzalez-Julian J., Fisher A.C., Webster R.D., Pumera M. // ACS Appl. Nano Mater. 2019. V. 2. N 9. P. 6010-6021. DOI: 10.1021/acsanm.9b01526.

Kumar K.P.A., Alduhaish O., Pumera M. // Electrochem. Commun. 2021. V. 125. 106977. DOI: 10.1016/j.elecom. 2021.106977.

Antsiferov V.N., Kachenyuk M.N., Smetkin A.A. // Novye Ogneupory. 2015. N 4. P. 16-19 (in Russian). DOI: 10.17073/1683-4518-2015-4-16-19.

Orazem M.E., Tribollet B. Electrochemical Impedance Spectroscopy. Hoboken: John Wiley and Sons. 2008. 533 p.

Conway B.E., Bai L., Sattar M.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 1987. V. 12. N 9. P. 607-621. DOI: 10.1016/0360-3199(87)90002-4.

Diard J.-P., Le Gorrec B., Maximovitch S. // Electrochim. Acta. 1990. V. 35. N 6. Р. 1099-1108. DOI: 10.1016/0013-4686(90)90049-6.

Harrington D.A., Conway B.E. // Electrochim. Acta. 1987. V. 32. N 12. P.1703-1712. DOI: 10.1016/0013-4686(87)80005-1.

Lasia A. Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications. New York: Springer. 2014. 367 p.

Kichigin V.I., Shein A.B. // Electrochim. Acta. 2014. V. 138. P. 325-333. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.06.114.

Kitchin J.R., Nørskov J.K., Barteau M.A., Chen J.G. // Catal. Today. 2005. V. 105. N 1. P. 66-73. DOI: 10.1016/ j.cattod.2005.04.008.

Medford A.J., Vojvodic A., Studt F., Abild-Pedersen F., Nørskov J.K. // J. Catal. 2012. V. 290. P. 108-117. DOI: 10.1016/j.jcat.2012.03.007.

Опубликован
2023-11-09
Как цитировать
Panteleeva, V. V., Ponomareva, A. E., Firsova, O. A., Shein, A. B., & Kachenyuk, M. N. (2023). ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Ti3SiC2/TiC В РЕАКЦИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(12), 117-123. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236612.6774
Выпуск
Том 66 № 12 (2023)
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)