Введение
1. Литературный обзор 11
1.1. Электролизеры со щелочным электролитом 11
1.1.1. Составляющие напряжения щелочного электролизера 13
1.1.2. Проблемы создания диафрагмы для щелочного электролиза 16
1.1.3. Катализаторы катодных процессов щелочных электролизеров 22
1.1.4. Катализаторы анодных процессов щелочных электролизеров 28
1.2. Электролизеры с твердополимерным электролитом 34
1.2.1. Устройство ячейки электролизера с ТПЭ 35
1.2.2. Твердополимерный электролит 36
1.2.3. Катализаторы ТПЭ электролизеров 38
2. Методики экспериментов 50
2.1. Реактивы и растворители 50
2.2. Приборы и оборудование 51
2.3. Электрохимические методы исследований 52
2.3.1. Электрокаталитическая активность и удельная активная поверхность электродов
2.3.2. Удельная электропроводность диафрагм 55
2.3.3.Лабораторная модель щелочного электролизера 57
2.3.4. Лабораторная модель ТПЭ электролизера 58
2.4. Неэлектрохимические методы исследований 60
2.4.1. Рентгенофазовый анализ 60
2.4.2. Лазерная атомная спектроскопия 60
2.4.3. ИК-Фуръе спектроскопия 63
2.4.4. Контактно-эталонная порометрия 64
2.4.5. Газопроницаемость диафрагм для щелочного электролизера 66
3. Экспериментальная часть 67
3.1. Синтез полимерных диафрагм 67
3.2. Синтез композиционного никелевого покрытия электродов 71
3.3. Модифицирование композиционного никелевого покрытия каталитически активной системой типа NiPx 73
3.4. Модифицирование композиционного никелевого покрытия следовыми количествами платины 75
3.5. Модифицирование композиционного никелевого покрытия никель-кобальтовой шпинелью 76
3.6. Синтез катализаторов для ТПЭ электролизеров 79
3.6.1. Подготовка углеродного носителя 79
3.6.2.Синтез наноструктурных электрокатализаторов в виде металлических черней 80
3.6.3. Синтез нано структурных электрокатализаторов на углеродном носителе 81
3.6.4. Синтез смешанно-оксидных анодных композиций электролизера с ТПЭ 82
3.6.5. Синтез нано структурных МЭБ электролизеров с ТПЭ 84
4. Результаты и обсуждение 87
4.1. Диафрагмы щелочных электролизеров 87
4.1.1. Химический и фазовый состав гидрофильных наполнителей полимерных диафрагм 87
4.1.2. Полимерные диафрагмы для щелочного электролиза 90
4.1.3. Пористость полимерных диафрагм 94
4.1.4. Удельная электропроводность диафрагм щелочных электролизеров 98
4.2. Катализаторы катодных процессов щелочных электролизеров 102
4.2.1. Фазовый и химический состав композиционных никелевых покрытий 102
4.2.2. Электрокаталитическая активность композиционных никелевых покрытий, модифицированных NiPx и следовыми количествами платины 109
4.2.3. Электрокаталитическая активность композиционных никелевых покрытий, модифицированных никель-кобальтовой шпинелью 114
4.2.4. Вольтамперные характеристики ячеек щелочного электролизера с новыми каталитически активными электродами и полимерными диафрагмами 118
4.3. Электродно-диафрагменные блоки для щелочных электролизеров 122
4.4. Катализаторы и мембранно-электродные блоки электролизеров с ТПЭ 124
4.4.1. Электрокаталитическая активность катализаторов для электролизеров с ТПЭ 124
4.4.2. Вольтамперные характеристики мембранно-электродных блоков электролизеров с ТПЭ 138
Заключение 140
Список литературы 143
