CC BY
67ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА
HYDROGEN ECONOMY
Статья поступила в редакцию 02.06.14. Ред. рег. № 2026 УДК 541.13.136
The article has entered in publishing office 02.06.14. Ed. reg. No. 2026
ВОДОРОДНЫЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ С ТВЕРДЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ
С.А. Григорьев
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"
111250, Россия, Москва, Красноказарменная ул., д. 14
Заключение совета рецензентов 07.06.14 Заключение совета экспертов 10.06.14 Принято к публикации 11.06.14
В обзоре рассмотрены устройство, принцип действия и области применения водородных электрохимических систем на основе твердого полимерного электролита, а также описаны применяемые в них мембранные, электродные и каталитические материалы. Отдельные разделы обзора посвящены электролизерам воды, топливным элементам, бифункциональным системам, концентраторам/компрессорам водорода и генераторам озона, радикалов OH- и тяжелой воды.
Ключевые слова: водород, электрохимическая система, твердый полимерный электролит, протонно-обменная мембрана.
HYDROGEN ELECTROCHEMICAL SYSTEMS WITH SOLID POLYMER
ELECTROLYTE
S.A. Grigoriev
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education National Research University "Moscow Power Engineering Institute" 111250, Russia, Moscow, Krasnokazarmennaya street, 14
Referred 07.06.14 Expertise 10.06.14 Accepted 11.06.14
A device, operating principle and fields of application of hydrogen electrochemical systems on the basis of solid polymer electrolyte are considered in this review. Separate sections of the review are devoted to water electrolyzers, fuel cells, bifunctional systems, concentrators/compressors of hydrogen and generators of ozone, OH- radicals and heavy water.
Keywords: hydrogen, electrochemical system, solid polymer electrolyte, proton-exchange membrane.
Введение
Среди различных видов водородных электрохимических систем большое развитие получили низкотемпературные системы на основе твердого полимерного электролита (ТПЭ), к которым относятся электролизеры воды, топливные элементы и другие устройства [1, 2]. Они составляют основу концепции водородной экономики [3, 4] и используются в ряде отраслей промышленности и энергетики. В данном обзоре рассмотрены устройство, принцип действия и области применения этих систем, а также описаны применяемые в них мембранные, электродные и каталитические материалы.
Общие сведения об электрохимических системах с ТПЭ
Электрохимические системы с ТПЭ стали активно разрабатываться с 50-х годов 20-го века. Значительный прогресс в области создания ТПЭ-систем связан с разработкой в середине 1960-х годов компанией DuPont de Nemours перфторированной протонообменной мембраны марки Nafion® [5]. Основными достоинствами электрохимических систем с ТПЭ являются высокий КПД (около 50% для топливных элементов и до 90% для электролизеров), экологическая чистота, а также низкая инерционность, достаточно высокий ресурс работы и уровень взрывопожаробезопасности. Системы с ТПЭ компактны, могут быть сконструированы в различных геометрических
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
конфигурациях, малочувствительны к ударам, вибрации, радиации, могут использоваться в условиях вакуума и невесомости [6, 7]. Электрохимические системы с ТПЭ характеризуются высокими значениями удельной мощности (до 1 Вт/см2 в случае топливных элементов) и минимальным временем старта (в том числе, при отрицательных температурах [8]). Ресурс работы электрохимических систем с ТПЭ по разным данным оценивается от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч часов.
В отличие от элементов с жидким электролитом, в системах с ТПЭ отсутствует необходимость регенерации электролита в ходе работы (нет разбавления электролита продуктом реакции -водой, и электролит не реагирует с углекислым газом, что приводит к его карбонизации, как в случае щелочного электролита). Отсутствие жидкого щелочного электролита резко снижает коррозию металлических частей оборудования. Возможно проведение процесса при значительных перепадах парциального давления между анодной и катодной камерами (до нескольких десятков и даже сотен атмосфер) [9,10]. Хотя ТПЭ-мембрана относительно тонка, она обладает низкой газопроницаемостью, что снижает вероятность смешения реагентов, по сравнению, например, со щелочными элементами, и, как следствие, обеспечивает высокую чистоту газов и достаточно высокий уровень пожаро- и взрывобезопасности. Снижение расстояния между электродами до толщины мембраны (так называемый, zero-gap cell) приводит к уменьшению омических потерь. В системах с ТПЭ используются высокодисперсные наноструктурные катализаторы [11], имеющие высокие значения удельной активной поверхности.
К недостаткам систем с ТПЭ можно отнести пока еще высокую их стоимость, обусловленную, в первую очередь, ценой полимерной
электролитической мембраны. Однако с ростом массового производства возможно значительное снижение стоимости мембраны. Как показала практика, организация производства мембраны в Китае также позволяет добиться удешевления мембранных и других материалов. Также, дорогостоящими компонентами являются каталитические слои на основе металлов платиновой группы (табл. 1), но в настоящее время успешно проводятся разработки новых каталитических слоев со сниженным содержанием драгоценных металлов (до 0,05 мг/см2 [12, 13]). В ближайшем будущем, благодаря проводимым разработкам неплатиновых электрокатализаторов [14-17], возможно, удастся и вовсе отказаться от использования драгметаллов.
Основными компонентами электрохимического элемента с ТПЭ являются мембрана, анодные и катодные электрокаталитические слои и газодиффузионные электроды (рис. 1, табл. 1), которые образуют так называемый мембранно-электродный блок (МЭБ) (рис. 2). Для достижения требуемого уровня мощности/производительности отдельные МЭБ, как правило, объединяются в фильтр-прессную конструкцию, которую принято назвать батареей (в англоязычной литературе используется термин stack). Элементы в батарее соединены электрически последовательно и разъединены по газам так называемыми биполярными пластинами, имеющими
распределительные каналы/выступы для
подвода/отвода реагентов/продуктов реакции, электрического тока и тепла от/к МЭБ. Термин «биполярные» используется в данном случае в силу того, что одна часть пластины находится в анодной камере одного элемента, а другая - в катодной камере соседнего.
Трубчатая конструкция элементов с ТПЭ также возможна, но не нашла своего применения.
Рис. 1. Принципиальная схема электрохимического элемента на основе ТПЭ. Fig.1. Schematic diagram of an electrochemical cell on the basis of SPE.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
анодный э/к слой (5-10 мкм)
ТПЭ-мембрана (127 мкм)
катодный э/к слой } (15 мкм)
Рис. 2. Характерная микрофотография поперечного среза МЭБ, полученная с использованием сканирующего электронного микроскопа. Мембрана Nafion®-115, анод Ir и катод Pt40/Vulcan XC-72.
Fig.2.Typical micrograph of MEA cross-section taken with use of scanning electronic microscope. Nafion®-115 membrane, Ir anode and Pt40/Vulcan XC-72 cathode.
Роль электролита в системах с ТПЭ выполняет ионообменная мембрана. В настоящее время наиболее часто используются мембраны на основе перфторированного полимера с функциональными сульфогруппами, в частности, типа Nafion® [5,18]. Они представляют собой эластичную прозрачную пленку толщиной от нескольких десятков до нескольких сотен микрон с ровной поверхностью. Такие мембраны обладают высокой химической и электрохимической стабильностью при
температурах до 160°С и имеют подтвержденный ресурс работы в несколько десятков тысяч часов [19,20]. При контакте с водой в мембране происходит диссоциация ионогенных групп, в результате чего ионы водорода получают возможность перемещаться в объеме полимера от одного электрода к другому по системе фиксированных сульфогрупп. Однако при потере мембраной воды ее протонная проводимость резко падает, что в большинстве случаев ограничивает температуру применения перфторированных мембран значением 100°С. В России с последней четверти прошлого века ОАО «Пластполимер»
производит отечественный аналог мембраны Nafюn® под маркой МФ-4СК.
Наряду с перфторированными мембранами возможно применение альтернативных мембранных материалов, в частности, на основе ароматических сульфированных полимеров [21, 22]. При использовании полибензимидазола (ПБИ), допированного фосфорной кислотой [23], рабочая температура электрохимического элемента повышается до 200°С. Элементы с мембраной на основе ПБИ принято относить к среднетемпературным.
Для обеспечения высокоразвитой поверхности контакта между катализатором (электронным проводником) и электролитом (протонным проводником), катализатор наносят на поверхность газодиффузионных электродов (ГДЭ) или ТПЭ-мембраны вместе с раствором ионообменного электролита. Получаемый электрокаталитический слой обладает смешанной электронно-ионной проводимостью и имеет достаточную для подвода/отвода реагентов/продуктов реакции пористость (рис. 3). К электрокаталитическим слоям плотно прижаты ГДЭ, и электрохимические элементы разделены биполярными пластинами.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
частицы носителя -г — катализатора
нано-частицы платиновых
металлов (Pt, Pd и т.д.)
ТПЭ-мембрана электрокаталитический слой
ГДЭ
Рис. 3. Схема процессов переноса массы и заряда в катодном электрокаталитическом слое топливного элемента с ТПЭ. Fig. 3. Scheme of mass- and charge transfer in cathodic electrocatalytic layer of SPE fuel cell.
Рис. 4. Микрофотографии наночастиц платины на углеродном носителе Vulcan XC-72 (а) и графитовых нановолокнах (б), полученные с использованием просвечивающего электронного микроскопа.
Fig. 4. Micrographs of platinum nanoparticles on the Vulcan XC-72 carbon carrier (A) and graphitic nanofibres (B), taken with use of transmission electronic microscope.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
В качестве электрокатализаторов в системах с ТПЭ используются, как правило, металлы платиновой группы (см. таблицу 1), в том числе, на носителе (рис. 4). В ряде случаев для обеспечения отвода воды (продукта электрохимической реакции) катализатор гидрофобизируется посредством добавления фторопласта (10-15% масс.). Характерный размер нано-частиц платиновых металлов в современных электрокатализаторах составляет около 3-5 нм (рис. 4), что обеспечивает высокую электрохимически активную площадь их поверхности. Современные методы синтеза катализаторов, такие как магнетронно-ионное распыление мишеней из платиновых металлов на поверхность носителя, а также применение нанотехнологий и наноматериалов позволяют сформировать электрокатализаторы и
электрокаталитические слои на их основе оптимального состава и структуры с минимальным расходом платиновых металлов [24, 25].
Ведутся разработки неплатиновых
электрокаталитических материалов. В частности, разрабатываются электрокаталитические системы на основе клеточных комплексов (клатрохелатов) кобальта и железа(П) для электроокисления и электрогенерации молекулярного водорода. Макробициклические клеточные комплексы с инкапсулированным ионом металла (клатрохелаты) -относительно новый класс веществ, обладающих необычными химическими, физическими и физико-химическими свойствами. Ковалентное связывание этих каталитически-активных металлокомплексов с поверхностью газодиффузионного электрода и/или нано-углеродного носителя (графитовые
нановолокна, углеродные нанотрубки и т.п.) с использованием гибких и жестких спейсерных фрагментов в их инкапсулирующих макробициклических лигандах позволяет создавать эффективные электрокаталитические системы для водородных электродов [16, 17].
В качестве газодиффузионных электродов в ТПЭ-системах используются либо пластины из пористого титана, либо углеродная ткань или бумага (табл. 1). Как правило, в последнем случае на рабочую поверхность электрода, примыкающую к электрокаталитическому слою, наносится микропористый гидрофобный подслой. Толщина газодиффузионных электродов обычно составляет несколько сот микрон, при этом параметры их пористой структуры оказывают значительное влияние на характеристики электрохимической системы [26].
Материалом биполярных пластин может быть титан, нержавеющая сталь, а также композиции на основе углерода [27,28]. Дизайн каналов биполярной пластины значительным образом влияет на процессы переноса в ТПЭ-системе, и, как следствие, на ее характеристики [29-31].
Сегодня электрохимические системы с ТПЭ применяются в различных отраслях промышленности, в энергетике и на транспорте. Так,
ТПЭ-электролизеры, наряду с демонстрационными проектами водородной энергетики, используются в специальных целях (космос, подводный флот и т.п.) и в областях, где требуется высокое качество производимого водорода (производство
полупроводников, оборудование для газовой хроматографии, обеспечение водородом лабораторий и т.п.) [32]. Широко применяется электролизный водород в пищевой и стекольной промышленности.
Топливные элементы с ТПЭ применены ведущими автомобилестроительными компаниями для экологически чистого водородного транспорта [33, 34], они также все шире используются в установках бесперебойного и аварийного энергоснабжения. В авиации внедрение топливных элементов с ТПЭ началось с беспилотных летательных аппаратов, ведутся активные работы по созданию вспомогательных энергоустановок для магистральной авиации, обеспечивающих энергией бортовую аппаратуру [35]. Кроме того, разработаны системы децентрализованного энергоснабжения с хранением энергии в виде водорода на основе электролизеров и топливных элементов, работа которых носит циклический характер [34]. Так, ,и, электролизер вырабатывает водород и кислород в периоды времени, когда доступен источник первичной энергии (солнце, ветер и т.п.), а топливный элемент производит электрическую энергию и тепло, используя запасенные газы, когда
„ С/3
источник первичнои энергии временно отсутствует. Существуют также разработки так называемых бифункциональных электрохимических систем, а также концентраторов/компрессоров на основе ТПЭ. Ниже рассматриваются аспекты различных электрохимических систем.
о
<0
Топливные элементы с ТПЭ
Для получения электричества в традиционных энергетических устройствах процесс преобразования энергии идет по следующей условной схеме:
"химическая энергия топлива" => "тепловая энергия" => "механическая энергия" => "электрическая энергия".
При этом КПД традиционных систем преобразования энергии составляет не более 40%, что ведет, с одной стороны, к все более быстрому истощению запасов нефти, угля и природного газа. С другой стороны, загрязняющие атмосферу выбросы (оксиды углерода, углеводороды и продукты их частичного окисления, оксиды азота, серы и т.п.), образующегося при сгорании топлива, уже сейчас оказывают влияние на климат планеты и здоровье населения. Для решения этих проблем необходимо уменьшение потерь и увеличение КПД. В первую очередь, целесообразно исключение
промежуточного звена, связанного с преобразованием тепловой энергии. Это возможно осуществить в топливном элементе, который в общем случае состоит из электролита и находящихся с ним в контакте двух электродов, на которых протекают электрохимические реакции
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
окисления/восстановления. В этом случае превращение энергии идет по схеме:
"химическая энергия" <tí> "электрическая энергия".
Первые топливные элементы с ТПЭ были созданы компанией General Electric в рамках американских космических программ Gemini и Apollo в 60-х годах 20-го века [36]. Обзор литературных источников позволяет полагать, что в настоящий момент топливные элементы этого типа являются наиболее перспективными, в первую очередь, для использования на транспорте. Например, большинство автомобилестроительных компаний мира (Даймлер-Крайслер, Форд, Хёндэ, Мазда, Тойота, БМВ, Рено, Пежо, Нисан, АвтоВАЗ и др.) разработали прототипы автомобилей на водородных топливных элементах и готовят их к серийному производству [33].
Кроме транспорта, топливные элементы с ТПЭ используются для систем автономного тепло- и электроснабжения зданий, сооружений, различных комплексов контрольно-измерительных приборов. Например, они могут использоваться для коттеджей и небольших поселков, особенно если они расположенных в горах или в отдаленных районах Крайнего севера. В Западной Европе уже
используется несколько тысяч систем энергоснабжения на топливных элементах с ТПЭ. Разрабатываются системы на основе топливных элементов для обеспечения катодной защиты трубопроводов. Топливные элементы с ТПЭ находят свое применение также для различного рода специальных целей. Например, подводные лодки, использующие в качестве энергоустановок топливные элементы, бесшумны и не имеют тепловых сбросов.
Мировыми лидерами в разработке и производстве топливных элементов с ТПЭ являются американская корпорация Plug Power [37] и канадская фирма Ballard Power Systems Inc. [38]. В России исследованиями и разработкой топливных элементов с ТПЭ занимается ФГБУ НИЦ "Курчатовский институт", НИУ "МЭИ", филиал «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крыловский государственный научный центр», а также некоторые другие институты и предприятия.
Как правило, в качестве топлива в топливных элементах с ТПЭ используется либо водород (иногда водород-содержащие смеси), либо спирты (в первую очередь, метанол).
Схема топливного элемента с ТПЭ показана на рис. 5.
АНОДНАЯ ЗОНА H + НО
КАТОДНАЯ ЗОНА O,
Биполярная пластина
Газодиффузионный электрод — — "
ТПЭ-мембрана
Электрокаталитический слой
Общая реакция: 1/2O2 + H2
Рис. 5. Схема топливного элемента с ТПЭ. Fig. 5. Scheme of fuel cell with SPE.
Анодная реакция (анод является положительным электродом) водородного топливного элемента выглядит следующим образом: Н2 —> 2Н+ + 2ё.
Протон переносится через ТПЭ-мембрану к катоду (отрицательному электроду), где протекает реакция: 1/202 + 2в + 2Н+ -> Н20.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
Суммарная реакция: Н2 + 1/202 Н20.
Высвобождающиеся в результате
электрохимической реакции электроны
обуславливают электрический ток, совершающий работу во внешней цепи. При этом кроме электроэнергии, выделяется некоторое количество теплоты.
Стандартное значение ЭДС топливного элемента при комнатной температуре составляет 1,229 В. При рабочих температурах (60-80°С) ЭДС при стандартных условиях несколько меньше, а на практике максимальное напряжение разомкнутой цепи составляют ~ 1,0-1,1 В, что обусловлено, в первую очередь, тем, что кислородный электрод (на котором в присутствии платинового катализатор протекает восстановление кислорода) не является обратимым.
Рабочее напряжение топливного элемента меньше значения ЭДС (Е) на величину перенапряжения реакции на отрицательном электроде (/;,,). где происходит окисление топлива и величину перенапряжения реакции на положительном электроде (//,). где происходит восстановление окислителя:
и=Е-т-т]а-тк (1).
Как правило, в уравнении (1) дополнительно присутствует член, описывающий диффузионные ограничения, возникающие при высоких плотностях тока.
На практике реализованы плотности тока до нескольких А/см2 и плотности мощности более 1 Вт/см2 (рис. 6).
U, V
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4 0,3 '
0,2 0,1 0
;
S Н 2 - О2 H2 - в оздух ;
:
-
: :
-
- ;
;
1 ;
;
: -
;
: ;
: У ;
дрг i III lili III"
2
1,8
1,6
1,4
1,2 2
1 /с "P
m
3Í
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
0,5
1,5
2,5 i, Л/см2
3,5
4,5
Рис. 6. Вольт-амперные характеристики топливного элемента. Мембрана Nafion 112, газодиффузионные слои Sigracet 10bb. Анодный катализатор: Pt40/Vulcan XC-72. Катодный катализатор: Pt40/Vulcan XC-72 с 10% фторопласта. Расход Pt на аноде и катоде 0,35 мг/см2, рабочая площадь МЭБ 25 см2, давление водорода 0,25 МПа (изб.), давление кислорода (воздуха) 0,3 МПа (изб.), рабочая температура топливного элемента 75°С, температура увлажнения водорода 75°С, температура увлажнения кислорода (воздуха) 25°С, расход водорода и кислорода 1 хЮ"5 м3/с, расход воздуха 5x10"5 м3/с.
Fig. 6. Volt-amperic characteristics of fuel cell. Nafion®-112 membrane, Sigracet 10bb gas diffusion layers. Anode catalyst: Pt40/Vulcan XC-72. Cathodic catalyst: Pt40/Vulcan XC-72 with 10% PTFE. Pt loading on the anode and the cathode 0,35 mg/cm2, MEA operating area 25 cm2, hydrogen pressure 0,25 MPa (rel.) pressure of oxygen (air) of 0,3 MPa (rel. ), fuel cell operating temperature 75°C, hydrogen humidification temperature 75°C, oxygen (air) humidification temperature 25°C, hydrogen and oxygen flow rates 1 xl0"5m3/s, air flow rate 5x10"5 m3/s.
Электролизеры воды с ТПЭ
Электролиз с ТПЭ рассматриваются как наиболее безопасный и эффективный метод производства водорода из воды [32]. Разработка электролизеров с ТПЭ исторически связана с появлением
Nafion® фирмы DuPont [5,18]. Первые электролизеры с ТПЭ были созданы в 1966 году компанией General Electric [39]. Такие изделия предназначались для космических кораблей, подводных аппаратов и т.п.
Схема электролизера воды с ТПЭ показана на
перфторированной ионообменной мембраны марки рис. 7.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
1
2
3
4
5
Биполярная пластина
Газодиффузионный электрод - -'
АНОДНАЯ ЗОНА H2 + Н2О
+
ас
t
H
Н2О
0
КАТОДНАЯ ЗОНА O,
I
О
N
я
t
N
о
JS +
+ ас
O
НО
■ t —-
©
ТПЭ-мембрана
Электрокаталитический слой
НО
Общая реакция: 1/202+ Н2 —> Н20
Рис. 7. Схема электролизера воды с ТПЭ. Fig. 7. Scheme of water electrolyzer with SPE.
На аноде (положительном электроде) электролизера воды с ТПЭ происходит выделение кислорода: Н20 1/202 + 2ё + 2Н+.
Ионы водорода переносятся через
ионообменную мембрану (ТПЭ) и на катоде (отрицательном электроде) происходит выделение водорода Н+ + 2ё -> Н2.
Суммарная реакция противоположна реакции в топливном элементе: Н20 —> Н2 + 1/202.
При этом, для осуществления указанной реакции, необходимо подводить электрическую энергию, а при напряжении менее 1,48 В (значение термонейтрального потенциала при 25°С) также и тепловую энергию.
Вольт-амперная характеристика электролизера с ТПЭ (рис. 8) может быть описана уравнением вида:
П=Е+Пк+ Па + 'Яол,.
где Е - значение ЭДС ячейки температуре и давлении; //,. перенапряжение; г]а - анодное перенапряжение; - омические потери (в первую очередь, обусловлены потерями на мембране).
(2), при данных - катодное
Рис. 8. Вольт-амперные характеристики электролизера с ТПЭ при t=90°C и атмосферном давлении. Мембрана №Аоп®-115.
1 - Pd40/Vulcan XC-72 (0,7 мг/см2 мг/см2) на аноде;
2 - Pt40/Vulcan XC-72 (0,7 мг/см2 мг/см2) на аноде;
3 - Pt40/Vulcan XC-72 (0,7 мг/см2 Ruo.зIro.зSno.4O2 (1,5 мг/см2) на аноде;
Pd) на катоде, Ir (1,5 Pt) на катоде, Ir (1,5 Pt) на катоде,
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
4 - Pt40/rHB (0,7 мг/см2 Pt) на катоде, Ru0.3Ir0.3Sn0.4O2 (1,5 мг/см2) на аноде.
Fig. 8. Volt-amperic characteristics of the electrolyzer with SPE at t=90°C and atmospheric pressure. Nafion®-115 membrane.
1 - Pd40/Vulcan XC-72 (0,7 mg/cm2 of Pd) on the cathode, Ir (1,5 mg/cm2) on the anode;
2 - Pt40/Vulcan XC-72 (0,7 mg/cm2 of Pt) on the cathode, Ir (1,5 mg/cm2) on the anode;
3 - Pt40/Vulcan XC-72 (0,7 mg/cm2 of Pt) on the cathode, Ru03Ir03Sn04O2 (1,5 mg/cm2) on the anode;
4
Pt40/GNF (0,7 mg/cm2 of Pt) on the cathode,
Ru0.3Ir03Sn04O2 (1,5 mg/cm ) on the anode.
В электролизерах воды с ТПЭ, применяют высокодисперсные катализаторы на основе металлов платиновой группы. К сожалению, обладающий максимальной каталитической активностью в реакции электровыделения кислорода Ru не устойчив в анодных условиях (потенциалы более 1,23 В в кислой среде), и в настоящее время наиболее широко используемым анодным катализатором является Ir (рис. 9) или его оксид, а также смешанные оксидные композиции, такие как RuxIrySn1-x-yO2 с расходом катализатора около 1,5 мг/см2. Мелкодисперсная платина так же может использоваться в качестве анодного катализатора, однако в этом случае напряжение электролизной ячейки на 100-200 мВ выше. На катоде могут быть использованы Pt и/или Pd, в том числе на углеродном носителе [40].
Рис. 9. Микрофотография иридиевой черни, полученная с использованием сканирующего электронного микроскопа.
Fig. 9. Micrographs of iridium black received with use of scanning electronic microscope.
В качестве коллекторов тока электролизеров, обеспечивающих протекание электрического тока, подвод реагента и отвод продуктов к/от зоны реакции, используются, как правило, пластины пористого титана толщиной. Следует отметить, что для защиты коллекторов тока от окисления так же используют металлы платиновой группы (например, наносится пленка Pt с расходом до 1 мг/см2).
В настоящее время основными разработчиками и производителями промышленных электролизеров
воды с ТПЭ за рубежом являются Hamilton Sundstrand (США) [41], Hydrogenics Corporation (Канада) [42], Teledyne Technologies Incorporated (США) [43], Proton OnSite (США) [44], NEL Hydrogen (Норвегия) [45], CETH S.A. (Франция) [46] и некоторые другие компании. Немецкая фирма H-TEC Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH [47] изготавливает небольшие демонстрационные образцы электролизеров воды с ТПЭ для образовательных целей. Исследования и разработка электролизеров с ТПЭ проводятся во многих странах, в частности, в Греции, Италии, Германии, Франции, США [19, 20, 29, 48-50]. Возможность существенного прогресса в этой области была продемонстрирована в рамках Японской программы WE-NET. Так, был создан электролизный модуль, состоящий из пяти электрохимических элементов площадью 2500 см2 каждый и позволяющий при плотности тока 1 А/см2 и температуре 80°С реализовывать напряжение на элементе 1,563 В, что соответствует эффективности преобразования энергии около 95% [51].
Разработка усовершенствованных электролизных систем с ТПЭ на повышенные (до 13 МПа) давления успешно проведена НИЦ «Курчатовский институт» (ведется разработка электролизеров на 30 МПа). При таких давлениях может быть осуществлена непосредственная заправка стандартных газовых баллонов, а также металлогидридных систем хранения водорода. Важной особенностью электролиза высокого давления является то, что на создание давления не требуется дополнительных энергозатрат, кроме затрат энергии на сам процесс электролиза. Например, разработанный в НИЦ «Курчатовский институт» электролизер требует около 4 кВт^час на производство 1 нормального м3 водорода как при атмосферном давлении, так и при давлении 13 МПа. При этом, только для сжатия 1 м3 водорода до 13 МПа в традиционных механических или мембранных компрессорах может потребоваться до 2 кВт^час электроэнергии [52]. Таким образом, экономия электроэнергии при использовании электролизера высокого давления может составить до 50% и выше. Преимуществом производства электролизных газов под давлением является также их упрощенная очистка от паров воды.
Электролизеры с деполяризацией анода
Для снижения энергозатрат на производство водорода может применяться деполяризация анода сернистым ангидридом [53] или метанолом. В первом случае возможно значительно снижение напряжения электролиза (до 50%), однако одной из причин, препятствующих промышленному внедрению этого процесса, является невозможность реализации высоких плотностей тока электролиза из-за диффузионных ограничений по подаче SO2 к анодному каталитическому слою.
В настоящее время созданы электролизеры с ТПЭ производительностью от нескольких миллилитров до нескольких десятков кубических
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
метров водорода в час различного назначения [9, 54]. Наряду с демонстрационными проектами водородной энергетики (производство реагентов для топливных элементов), электролизеры воды с ТПЭ используются в различного рода специальных целях (космос, подводный флот и т.п.) и в областях, где требуется высокое качество производимого водорода: металлургия особо чистых металлов и сплавов, производство полупроводников для электронной промышленности, аналитическая химия (оборудование для газовой хроматографии, обеспечение водородом лабораторий), водородная сварка, резка и т.п.
Генераторы озона и ОН~-радикалов
При использовании определенных анодных электрокатализаторов (РЬ02, 8п02 [55,56]) электролизный кислород может содержать до 2025% об. озона. В частности, применение на аноде электролизера композиций на основе РЬ02 позволяет реализовать процесс получения озона с выходом по току до 20% при плотности тока 1 А/см2, напряжении 3,2-3,4 В и температуре 15-25°С [56, 57]). Электролизный озон, будучи эффективным бактерицидным средством, может использоваться для обеззараживания питьевой и сбросной воды, дезинфекции воды в бассейнах, в химическом синтезе и медицине. Так, в некоторых городах для дезинфекции питьевой воды озонирование широкомасштабно применяется вместо
хлорирования. Благодаря высокой окислительной способности, озон способен нейтрализовать большое количество органических и неорганических соединений, микроорганизмов и вирусов (в т.ч. синегнойная бактерия, стафилококк, вирус гриппа, гепатиты всех форм А, В и др., СПИД (ВИЧ-инфекция), туберкулез, клебсиелла и др. [58]).
Разделение изотопов водорода и производство тяжелой воды
Твердополимерные системы успешно применяются для коррекции водно-химического режима атомных реакторов (изотопного обмена между водой и водородом). В случае разделения в системе Н-Э и Н-Т с использованием ТПЭ-систем достигаются значения коэффициентов разделения 410 и 7-20, соответственно [59,60]. Процесс разделения может быть реализован в ТПЭ-системе при температуре 20-90°С, катод - Р^С, анод - 1г. Рабочие плотности тока - до 2 А/см2.
Возможная элементная база генератора тяжелой воды приведена в таблице 1.
Бифункциональные элементы с ТПЭ
Для ряда областей применения электрохимических систем с ТПЭ
(децентрализованное энергоснабжение, компенсация неравномерности нагрузки электростанций, транспорт, авиакосмические объекты и т.п.) существует необходимость работы топливного элемента и электролизера воды в разные периоды
времени. Для уменьшения стоимости и массогабаритных характеристик энергоустановки целесообразным представляется объединение топливного элемента и электролизера воды в бифункциональное (регенеративное)
электрохимическое устройство, попеременно работающее то в режиме электролизера (вырабатывая водород и кислород), то в режиме топливного элемента (вырабатывая электрическую энергию и тепло).
Впервые идея создания обратимого элемента на основе ионообменной мембраны была реализована на практике в начале 1960-х годов [61]. Однако в силу проблем с мембраной и сложностью приготовления каталитических слоев характеристики элемента были крайне низки. Значительных успехов в разработке обратимых элементов с ТПЭ достигла компания General Electric, которой в 1972 году был создан прототип обратимого элемента для энергосистемы космического спутника [62]. В 1991 году работы по созданию обратимых элементов были продолжены Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) и AeroVironment of Monrovia [63], в результате чего была создана обратимая система с удельной энергоемкостью около 450 Вт*час/кг для беспилотного высотного самолета Pathfinder. Впоследствии, LLNL совместно с Hamilton Standard (отделение United Technologies) провели комплекс исследований по созданию автомобиля на основе обратимых элементов.
Коммерчески доступные обратимые модули Unigen и системы на их основе были созданы Proton Energy Systems [64]. Модули Unigen, потребляющие до 15 кВт в режиме электролизера и вырабатывающие до 5 кВт электроэнергии в режиме топливного элемента, были применены, в частности, для экспериментальной системы
децентрализованного энергоснабжения, на высотных (до 20-30 км) летательных аппаратах, а также для нужд военно-морской авиабазы в Калифорнии [64, 65]. В России разработкой обратимых электрохимических систем с ТПЭ занимается НИЦ "Курчатовский институт" [66, 67].
Поскольку электрокаталитические слои и газодиффузионные электроды обратимого элемента должны удовлетворять требованиям
бифункциональности, при их разработке целесообразно учитывать опыт создания электролизеров и топливных элементов. Здесь следует отметить, что при создании обратимой системы в основу могут быть положены две возможные схемы организации ее работы (рис. 10). Так, большинство исследовательских групп придерживалось схемы "истинно обратимого" элемента, электроды которого изменяют свои окислительно-восстановительные функции при переключении режима работы элемента (рис. 10А) [68, 66]. Такие электроды принято называть водородным и кислородным электродами, в зависимости от газа, который выделяется или потребляется на данном электроде. Применение
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
схемы А позволяет легко осуществлять смену режима работы системы, поскольку смены газов (реагентов и продуктов электродных реакций) не требуется. Однако недостатком такой схемы является невозможность использования углеродных материалов (газодиффузионной подложки, носителя катализатора) на кислородном электроде, поскольку углерод быстро окисляется под действием кислорода и его радикалов, выделяющихся в зоне реакции при анодном электролизном процессе. Другая схема организации обратимого элемента [66, 67, 69] (рис. 10Б) лишена этого недостатка, однако при ее использовании требуется смена газового состава электродных камер при переключении режима
работы элемента, что практически может реализовываться посредством продувки инертным газом или вытеснением газов водой с ее последующим сливом.
В частности, для анодного (окислительного) электрода элемента типа Б, приведенного на рис. 10, целесообразно применять электрокаталитические композиции на основе мелкодисперсных черней платины и иридия (или смешанных оксидных композиций), что позволяет приблизить характеристики бифункционального элемента к вольт-амперным зависимостям стандартных (не ориентированных на бифункциональную работу) электролизера воды и топливного элемента (рис. 11).
(A)
(Б)
РЕЖИМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
2H++2e—>H2 H:0^1/20:+2e+2H+ 2H++2e—>Н2 H о -^1/2O2+2e+2H+
КАТОД АНОД КАТОД АНОД
Pt Pt+Ir Pt Pt+Ir
АНОД КАТОД КАТОД АНОД
H2—>2H++2e l/202+2e+2H+—>H20 1/20:+2е+2Н+—>Н20 Н2—>2Н++2е
РЕЖИМ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
водородный электрод
кислородный электрод
I восстановительный электрод
окислительный электрод
electrodes.
Рис. 10. Возможные схемы организации работы обратимого элемента и электрохимические реакции, протекающие
на электродах. (A) - химически обратимые электроды; (Б) - электроды, не меняющие своих окислительно-восстановительных функций при переключении режима работы
элемента.
Fig. 10. Possible schemes of the organization of reversible cell operation and the electrochemical reactions proceeding on
(A) - chemically reversible electrodes;
(B) - the electrodes which aren't changing the oxidation-reduction functions at switching of an operating mode of a cell.
Рис. 11. Вольт-амперные характеристики МЭБ в составе бифункционального элемента с ТПЭ (в режимах топливного элемента и электролизера воды (2б)) и характеристики
дискретных систем (1a и 1б). Площадь рабочей поверхности электродов 7 см2. Мембрана Nafion®-115. Рабочие условия: tT3=80°C, Рн2=0,28 МПа и РО2=0,3 МПа, температура увлажнения Н2 85°С, расходы Н2 и 02 - 2,67x10"6 м3/с.; ¡э=90°С и атмосферное давление газов.
Fig. 11. Volt-amperic characteristics of MEA in bifunctional cell with SPE (in fuel cell mode (2a) and in water electrolyzer mode (2б)) and characteristics of discrete systems (1a and 1b). Operating area of electrode 7 cm2. Nafion®-115 membrane. Operating conditions: tFc=80°C, PH2=0,28 MPa and P02=0,3 MPa, humidification temperature of H2 85°C, H2 and 02 flow rates - 2,67x10"6 m3/s; tWE=90°C and atmospheric pressure of gases.
Концентраторы/компрессоры водорода с тпэ
Для различных технологических процессов, связанных с одновременной очисткой и сжатием водорода, определенную перспективу имеют так называемые электрохимические
концентраторы/компрессоры водорода. Они могут
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
быть применены для очистки водорода, используемого при охлаждении турбин, выделения водорода из продуктов конверсии органического топлива и из сбросных газов топливных элементов, концентрирования и разделения изотопов водорода (охлаждение ядерных реакторов) и выделения водорода из его смесей с природным газом, которые принято называть «хайтан» (от англ. hythane) [70], в частности, после транспортировки хайтана по газопроводам.
Сжатие водорода с помощью традиционных механических компрессоров может иметь ряд недостатков, таких как низкая эффективность процесса и высокие энергозатраты на его осуществление, износ и наводораживание элементов компрессора, шум, громоздкость и загрязнение водорода смазочными материалами.
Электрохимические водородные компрессоры с ТПЭ лишены указанных выше недостатков. В частности, электрохимические компрессоры водорода эффективнее традиционных (мембранных и поршневых) в области низких мощностей [52]. На выходе получают высокочистый водород (возможны примеси водяного пара).
Также, существует потенциальная потребность в «кислородных насосах», которые могут быть применены в областях, где необходим высокочистый кислород (медицина, промышленность и т.д.).
Исследования электрохимического транспорта водорода в системе с ТПЭ проводятся со второй половины прошлого века. В России исследования электрохимического сжатия/выделения водорода в системе с ТПЭ проводит НИЦ «Курчатовский институт» [71-73].
Как и в других электрохимических системах с ТПЭ, в водородном компрессоре используются мембраны марки Nafion® или их аналоги, электрокатализаторы на основе металлов платиновой группы, газодиффузионные электроды в виде пластин пористого титана или углеродной ткани или бумаги (рис. 12). В случае, когда на анод подаются смеси, содержащие помимо водорода СО, H2S и другие газы, отравляющие электрокатализатор, необходимо катализатора в виде сплава PtRu на носителе.
платинный применение углеродном
Рис. 12. Схема мембранно-электродного блока электрохимического водородного
концентратора/компрессора с ТПЭ.
Fig. 12. Scheme of the membrane-electrode assembly of the electrochemical hydrogen concentrator/compressor with SPE.
Суммарная реакция, имеющая место в электрохимическом водородном
концентраторе/компрессоре с ТПЭ, имеет вид:
Н2 (Ра)^Н2 (Рк),
где Ра - давление водорода в анодной камере, Рк - в катодной.
Типичная экспериментально-измеренная вольт-амперная характеристика водородного
концентратора/компрессора с ТПЭ показана на рис. 13.
Рис. 13. Вольт-амперная характеристика водородного компрессора при температуре 75°С.
Fig. 13. Volt-amperic characteristic of the hydrogen compressor at temperature 75°C.
Перепад давлений между электродными камерами определяется механической прочностью и газопроницаемостью ТПЭ-мембраны и составляет до нескольких десятков атмосфер. Для достижения более высоких давлений может быть применена, так называемая, каскадная схема, согласно которой отдельные электрохимические элементы
соединяются в батарее последовательно по газу. В этом случае в первый элемент батареи подается водород-содержащая смесь при низком (например, атмосферном) давлении p0, и элемент выдает на выходе водород под давлением рь Далее, газ под давлением pi подается в следующий элемент, который сжимает его до давления p2 и т.д. В результате, батарея, состоящая из п элементов, способна поднять давление водорода с р0 до n/pi. В частности, авторы патента [74] применили такую схему для достижения давления водорода 12 ООО psi (« 82 МПа), что соответствует требованиям, предъявляемым к системам заправки автомобилей на топливных элементах.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
Таблица 1. Основные мембранные, каталитические и электродные материалы, применяемые в электрохимических системах на основе ТПЭ [32,55-57,59,60,71-73,75-77].
Table 1. The basic membrane, catalytic and electrode materials applied in SPE electrochemical systems [32,5557,59,60,71-73,75-77].
Тип электрохимиче ской системы Электролит Анодный электрокатализатор Катодный электрокатализатор Анодный газодиффузио иным электрод Катодный газодиффузио нный электрод Биполярная разделительная пластина
Электролизер воды Протонно-обменная мембрана, в том числе модифицированная Ir и оксидные композиции Pt/С Пористый титан Пористый титан Титан
Топливный элемент Протонно- обменная мембрана Pt/С И/С+ гидрофобизатор Углеродная бумага или ткань Углеродная бумага или ткань Титан, нерж. сталь, углеродные композиции
Бифункционал ьный элемент Протонно- обменная мембрана Ir+Pt И/С+ гидрофобизатор Пористый титан Углеродная бумага или ткань Титан
Концентратор/ компрессор водорода Протонно-обменная мембрана, в том числе модифицированная И/С+ гидрофобизатор Pt/С Углеродная бумага или ткань Пористый титан, углеродная бумага или ткань Титан, нерж. сталь, углеродные композиции
Генератор озона и радикалов ОН- Протонно- обменная мембрана PbO2, SnO2, алмазо-подобные электроды, Pt/С Пористый титан Пористый титан Титан
Генератор тяжелой воды Протонно- обменная мембрана Pt чернь Pt чернь Пористый титан Пористый титан Титан
Заключение
Важнейшей составляющей глобального
будущего человечества является развитие безопасных, экологически чистых и возобновляемых источников энергии, не приводящих к образованию техногенного диоксида углерода.
Электрохимические системы с ТПЭ, позволяющие с высокой эффективностью осуществлять
преобразование видов энергии без ущерба окружающей среде, находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности, на транспорте, в энергетике и в специальных целях. Дополнительный импульс к широкомасштабному внедрению электрохимических систем с ТПЭ косвенно обусловлен аварией на Фукусимской АЭС (2011 г.), подтолкнувшей некоторые развитые
страны (в частности, Германию) к постепенному закрытию атомных электростанций и к активному освоению возобновляемых источников энергии, с которыми удачно компонуются высокоэффективные ТПЭ-системы.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках базовой части государственного задания № 2014/123 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности.
Список литературы
1. Григорьев С.А. «Электрохимические системы с твердым полимерным электролитом. Часть I. Общие сведения об электрохимических системах с ТПЭ» //
Химическое и нефтегазовое машиностроение, №8, 2012, стр. 9-12.
2. Григорьев С.А. «Электрохимические системы с твердым полимерным электролитом. Часть II.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
Электролизеры воды, бифункциональные элементы и концентраторы водорода» // Химическое и нефтегазовое машиностроение, №9, 2012, стр. 3-6.
3. Козлов С.И, Фатеев В.Н. «Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы» / Под ред. Е.П. Велихова, М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. - 520 с.
4. Легасов В.А., Пономарев-Степной Н.Н., Проценко А.Н и др. Атомно-водородная энергетика (прогноз развития) // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Атомно-водородная энергетика. 1976, в. 1, стр. 5-34.
5. W. Grot "Fluorinated Ionomers" / William Andrew Publishing, 2007, 250 pp.
6. Chen S., Wu Y. "Gravity effect on water discharged in PEM fuel cell cathode" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 2888-2893.
7. Matsushima H., Nishida T., Konishi Y., Fukunaka Y.,. Ito Y,. Kuribayashi K "Water electrolysis under microgravity" // Electrochimica Acta 48 (2003) 41194125.
8. Wang Y„ Mukheijee P.P., Mishler J., Mukundan { e ' R., Borap R.L "Cold start of polymer electrolyte fuel
cells: Three-stage startup characterization" // Electrochimica Acta, Volume 55, Issue 8, 1 March 2010, pp. 2636-2644.
9. S.A. Grigoriev, V. Porembskiy, S. Korobtsev, V.N. Fateev, F. Aupretre, P. Millet "High-pressure PEM water electrolysis and corresponding safety issues" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 3, February 2011, pp. 2721-2728.
10. Mitsubishi generates 350 bar hydrogen without compressor // Fuel Cells Bulletin. Volume 2004, Issue 6, June 2004, Pages 8-9.
11. Григорьев С.А. «Синтез и исследования наноструктурных катализаторов для электрохимических систем с твердым полимерным электролитом» // Электрохимическая энергетика, 2009, т. 9, № 1, стр. 18-24.
12. Graber D., Ponath N.. Mtiller J., Lindstaedt F. "Sputter-deposited ultra-low catalyst loadings for PEM fuel cells" // Journal of Power Sources, Volume 150, 4 October 2005, pp. 67-72.
13. Esmaeilifar A., Rowshanzamir S., Eikani M.H., Ghazanfari E. "Synthesis methods of low-Pt-loading electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cell systems" // Energy 35 (2010) 3941-3957.
14. Pantani O., Anxolabehere-Mallart E., Aukauloo A., Millet P. "Electroactivity of cobalt and nickel glyoximes with regard to the electro-reduction of protons into molecular hydrogen in acidic media" // Electrochemistry Communications 9 (2007) 54-58.
15. Kim J.Y., Oh T.-K., Shin Y., Bonnett J., Weil K.S. "A novel non-platinum group electrocatalyst for PEM fuel cell application" // International Journal of Hydrogen Energy, Volume 36, Issue 7, April 2011, pp. 4557-4564.
16. A.V. Dolganov, A.S. Belov, V.V. Novikov, A.V. Vologzhanina, A.Mokhir, Y.N. Bubnov, Y.Z. Voloshin, Iron vs Cobalt clathrochelate electrocatalysts
of HER: first example on a cage iron complex, Dalton Trans., 2013, 42, 4373 - 4376.
17. Y.Z. Voloshin, A.V. Dolganov, O.A. Varzatskii, Y.N. Bubnov, Efficient electrocatalytic hydrogen production from the H+ ions using the specially designed boron-capped cobalt clathrochelates, Chem. Commun., 2011, 47, 7737 - 7739.
18. Smitha B., Sridhar S., Khan A.A. "Solid polymer electrolyte membranes for fuel cell applications - a review" // Journal of Membrane Science, 2005, vol. 259, pp. 10-26.
19. P. Millet, R. Durand and M. Pineri "Preparation of new solid polymer electrolyte composites for water electrolysis" // International Journal of Hydrogen Energy, 1990, Vol. 15, No. 4, pp. 245-253.
20. F. Andolfatto, R. Durand, A. Michas, P. Millet and P. Stevens "Solid polymer electrolyte water electrolysis: electrocatalysis and long-term stability" // International Journal of Hydrogen Energy, 1994, Vol, 19, No. 5, pp. 421-427.
21. C.A. Linkous, H.R. Anderson, R.W. Kopitzke and L. Nelson "Development of new proton exchange membrane electrolytes for water electrolysis at higher temperatures" // International Journal of Hydrogen Energy, 1998, Vol. 23, No. I, pp. 525-529.
22. O. Savadogo, et al., "Hydrogen/Oxygen Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) Based on Acid-Doped Polybenzimidazole (PBI)" // Journal of New Materials for Electrochemical Systems, vol. 3, pp. 343-347, 2000.
23. И.И. Пономарев, А.Е. Чалых, А.Д. Алиев, В.К. Герасимов, Д. Ю. Разоренов, В.И. Стадничук, Ив.И. Пономарев, Ю.А. Волкова, А.Р. Хохлов «Дизайн мембранно-электродного блока топливного элемента на полибензимидазольной мембране» //Доклады Академии Наук, 2009, том 429, № 3, с. 350-354.
24. M. Cavarroc, A. Ennadjaoui, M. Mougenot, P. Brault, R. Escalier, Y. Tessier, J. Durand, S. Roualdm, T. Sauvage, C. Coutanceau "Performance of plasma sputtered fuel cell electrodes with ultra-low Pt loadings" // Electrochemistry Communications 11 (2009) 859-861.
25. А.А. Федотов, С.А. Григорьев, Е.К. Лютикова, В.Н. Фатеев "Плазмохимические методы синтеза электрокатализаторов" // Сборник тезисов Российского конгресса по катализу "РОСКАТАЛИЗ" (Москва, Россия, 3-7 октября 2011 г.), т.1, стр. 108.
26. S.A. Grigoriev, P. Millet, S.A. Volobuev, V.N. Fateev "Optimization of porous current collectors for PEM water electrolysers" // International Journal of Hydrogen Energy, June 2009, vol. 34, issue 11, pp. 4968-4973.
27. Tawfika H., Hunga Y., Mahajan D. «Metal bipolar plates for PEM fuel cell-A review» // Journal of Power Sources 163 (2007) 755-767.
28. Dihrab S.S., Sopian K., Alghoul M.A., Sulaiman M.Y. «Review of the membrane and bipolar plates materials for conventional and unitized regenerative fuel cells» // Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1663-1668.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
29. Nie J., Chen Y., Cohen S., Carter B.D., Boehm R.F. «Numerical and experimental study of three-dimensional fluid flow in the bipolar plate of a PEM electrolysis cell» // International Journal of Thermal Sciences 48 (2009) 1914-1922.
30. Li X., Sabir I. «Review of bipolar plates in PEM fuel cells: Flow-field designs» // International Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) 359 - 371.
31. S.A. Grigoriev, S. Martemianov, V.N. Fateev "Electrodiffusion diagnostics of flow regimes in PEM fuel cells" // Magnetohydrodynamics, 2003, vol. 39, No
4, pp. 479-485.
32. С.А. Григорьев, В.И. Порембский, В.Н. Фатеев, Р.О. Самсонов, С.И. Козлов "Получение водорода электролизом воды - современное состояние, проблемы и перспективы"// Транспорт на альтернативном топливе, № 3, 2008, стр. 62-69.
33. http://www.fuelcellcarnews.com
34. F. Barbir "PEM fuel cells: theory and practice" / Elsevier Academic Press, 2005, pp. 382-391.
35. И.А. Баранов, С.В. Коробцев, В.И. Порембский, В.Н. Фатеев "Перспективы использования твердополимерных топливных элементов в авиации" // // Сборник тезисов III Международной научно-технической конференции «Авиадвигатели XXI века» 30.11.10 - 3.12.10, Москва, ЦИАМ, стр. 427-428.
36. Grubb Jr WT. General Electric Company, Fuel cell, US Patent no 2,913,511; November 17th, 1959.
37. http://www.plugpower.com
38. http://www.ballard.com
39. Davenport R.J., Schubert F.H. «Space water electrolysis: space station through advanced missions» // Journal Power Sources. - 1991. - V. 36. pp. 235-250.
40. Grigoriev S.A., Millet P., Fateev V.N. «Evaluation of carbon-supported Pt and Pd nanoparticles for the hydrogen evolution reaction in PEM water electrolysers» // Journal of Power Sources, vol. 177, issue 2, March 2008, pp. 281-285.
41. http://www.hamiltonsundstrand.com
42. http://www.hydrogenics.com
43. http://www.teledyne.com
44. http://www.protononsite.com
45. http://www.nel-hydrogen.com
46. http://www.ceth.fr
47. http://www.h-tec.com
48. F.M. Sapountzi, S.C. Divane, E.I. Papaioannou,
5. Souentie, C.G. Vayenas "The role of Nafion content in sputtered IrO2 based anodes for low temperature PEM water electrolysis" // Journal of Electroanalytical Chemistry, Volume 662, Issue 1, 1 November 2011, pp. 116-122.
49. P. Medina, M. Santarelli "Analysis of water transport in a high pressure PEM electrolyzer" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 5173-5186.
50. S. Siracusano, V. Baglio, A. Di Blasi, N. Briguglio, A. Stassi, R. Ornelas, E. Trifoni, V. Antonucci, A.S. Arico "Electrochemical characterization of single cell and short stack PEM electrolyzers based on
a nanosized IrO2 anode electrocatalyst" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 5558-5568.
51. M. Yamaguchi, T. Shinohara, H. Honiguchi, H. Nakanori, K. Okisawa "Development of 2500 cm2 Five-Cell Stack Water Electrolyzer in WE-NET" // In: Environmental Aspects of Electrochemical Technology, Electrochemical Society Proceedings, vol. 99-39, edited by Eric J. Rudd, Clifford W. Walton, The Electrochemical Society, 2000, pp. 131-142.
52. Strobel R, Oszcipok M, Fasil M. The compression of hydrogen in an electrochemical cell based on a PEM fuel cell design. J Power Sources 2002;105:208-215.
53. А.В. Козолий, В.И. Костин «Влияние давления на процесс электролиза воды с деполяризацией анода сернистым ангидридом» // Электрохимическая энергетика. 2010. Т. 10, № 1. С.34-37.
54. Grigoriev S.A., Porembsky V.I., Fateev V.N. «Pure hydrogen production by PEM electrolysis for hydrogen energy» // International Journal of Hydrogen Energy, 2006, vol. 31, issue 2, pp. 171-175.
55. A. Kraft, M. Stadelmann, M. Wunsche, M. Blaschke Electrochemical ozone production using diamond anodes and a solid polymer electrolyte // Electrochemistry Communications 8 (2006) 883-886.
56. A.A. Babak, R. Amadelli, A. de Batisti and V.N. Fateev «Influence of anions on oxygen/ozone evolution on Pb02/SPE and Pb02/Ti electrodes in neutral pH media» // Electrochimica Acta. Vol. 39, No. 11/12, pp. 1597-1602, 1994.
57. С.В. Акелькина, А.Б. Величенко, Д.В. Гиренко, Фатеев В.Н. «Влияние модифицирования РЬ02 на образование кислорода и озона в системе с твердым полимерным электролитом» // Электрохимия, 1998, т. 34, №8, с. 904-907.
58. Озон против СПИДа // «Медицина и Здоровье» 2011 стр. 9-11.
59. Изотопы: свойства, получение, применение. Под. ред. Баранова В.Ю. М.: Физматлит, 2005, Том 1, стр. 286.
60. Ivanchuk О. М., Goryanina V. G., Rozenkevich М. В. "Isotopic effects of hydrogen during the decomposition of water in electrolysis with a solid polymer electrolyte" // Atomic Energy, Volume 89, No. 3, 2000, 745-749.
77 c:
61. Bone J.S., Gilman S„ Niedrach L.W. and Read M.D., in: Proceedings of the Annual Power Source Conf. 14 (1961) p. 47.
62. Chludzinski P.J., Danzig I.F., Fickett A.P., and Craft D.W., "Regenerative fuel cell development for satellite secondary power," General Electric Company, Technical Report AFAPL-TR-73-34, June 1973.
63. Mitlitsky F., Myers B., Weisberg A.H., Molter T.M., Smith W.F. "Reversible (unitised) PEM fuel cell devices" // Fuel Cells Bulletin, Volume 2, Issue 11, August 1999, pp. 6-11.
64. "Funding, demo for regenerative fuel cell"// Fuel Cells Bulletin, November 2004, pp. 7-8.
65. "Contracts for Proton regenerative fuel cells" // Fuel Cells Bulletin, December 2004, p. 10.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4
66. S.A. Grigoriev, P. Millet, K.A. Dzhus, H. Middleton, T.O. Saetre, V.N. Fateev "Design and characterization of bi-functional electrocatalytic layers for application in PEM unitized regenerative fuel cells" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, Issue 10, May 2010, pp. 5070-5076.
67. S.A. Grigoriev, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Development and preliminary testing of a unitized regenerative fuel cell based on PEM Applied Electrochemistry, 1992, Vol. 22, Number 12, pp. 1167-1174.
70. Pandey R.N. "Catalytic conversion of methane to hythane" // Fuel and Energy Abstracts, Volume 38, Issue 2, March 1997, p. 86.
71. S.A. Grigoriev, I.G. Shtatniy, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Description and characterization of an electrochemical hydrogen compressor/concentrator based on solid polymer electrolyte technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4148-4155.
72. S.A. Grigoriev, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Development and preliminary testing of a unitized regenerative fuel cell based on PEM technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4164-4168.
73. С.А. Григорьев "Обратимые электрохимические системы с твердым полимерным электролитом" // Электрохимическая энергетика, 2009, Т. 9, № 3, стр. 128-137.
74. Wong T.Y.H., Girard F. and Vanderhoek T.P.K. Electrochemical SPEFC hydrogen compressor Patent
References
1. Grigorev S.A. «Elektrohimiceskie sistemy s tverdym polimernym elektrolitom. Cast I. Obsie svedenia ob elektrohimiceskih sistemah s TPE» // Himiceskoe i neftegazovoe masinostroenie, #8, 2012, str. 9-12.
2. Grigorev S.A. «Elektrohimiceskie sistemy s tverdym polimernym elektrolitom. Cast II. Elektrolizery vody, bifunkcionalnye elementy i koncentratory vodoroda» // Himiceskoe i neftegazovoe masinostroenie, #9, 2012, str. 3-6.
3. Kozlov S.I, Fateev V.N. «Vodorodnaa energetika: sovremennoe sostoanie, problemy, perspektivy» / Pod red. E.P. Velihova, M.: Gazprom VNIIGAZ, 2009. - 520 s.
4. Legasov V.A., Ponomarev-Stepnoj N.N., Procenko A.N i dr. Atomno-vodorodnaa energetika (prognoz razvitia) // Voprosy atomnoj nauki i tehniki. Ser. Atomno-vodorodnaa energetika. 1976, v. 1, str. 534.
5. W. Grot "Fluorinated Ionomers" / William Andrew Publishing, 2007, 250 pp.
6. Chen S., Wu Y. "Gravity effect on water discharged in PEM fuel cell cathode" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 2888-2893.
7. Matsushima H., Nishida T., Konishi Y., Fukunaka Y.,. Ito Y,. Kuribayashi K "Water electrolysis under
technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4164-4168.
68. Mitlitsky F., Myers B., Weisberg A.H. "Regenerative Fuel Cell Systems" // Energy & Fuels, Vol. 12, No. 1, 1998, pp. 56-71.
69. Ahn J., Holze R. Bifunctional electrodes for an integrated water-electrolysis and hydrogen-oxygen fuel cell with a solid polymer electrolyte // Journal of
W0/2003/075379, 12 September 2003, Applicant: National Research Council of Canada.
75. А.С. Григорьев, С.А. Григорьев, Д.В. Павлов «Аккумулирование энергии с использованием электролизёров и топливных элементов в установках на основе возобновляемых источников энергии» // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», №11 (115), 2012, стр. 55-64.
76. С.А. Григорьев, Н.В. Коровин, Н.В. Кулешов, Ю.А. Славнов «Исследование высокотемпературного топливного элемента с твердополимерным электролитом и определение эффективности работы энергоустановки на его основе» // Электрохимическая энергетика, 2013, т. 13, №3, стр. 163-169.
77. N. Mbemba Kiele, C. Herrero, A. Ranjbari, A. Aukauloo, S.A. Grigoriev, A. Villagra, P. Millet "Ruthenium-based molecular compounds for oxygen evolution in acidic media" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 38, Issue 20, July 2013, pp. 8590-8596.
microgravity" // Electrochimica Acta 48 (2003) 41194125.
8. Wang Y., Mukherjee P.P., Mishler J., Mukundan R., Borup R.L "Cold start of polymer electrolyte fuel cells: Three-stage startup characterization" // Electrochimica Acta, Volume 55, Issue 8, 1 March 2010, pp. 2636-2644.
9. S.A. Grigoriev, V. Porembskiy, S. Korobtsev, V.N. Fateev, F. Aupretre, P. Millet "High-pressure PEM water electrolysis and corresponding safety issues" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 3, February 2011, pp. 2721-2728.
10. Mitsubishi generates 350 bar hydrogen without compressor // Fuel Cells Bulletin, Volume 2004, Issue 6, June 2004, Pages 8-9.
11. Grigorev S.A. «Sintez i issledovania nanostrukturnyh katalizatorov dla elektrohimiceskih sistem s tverdym polimernym elektrolitom» // Elektrohimiceskaa energetika, 2009, t. 9, # 1, str. 18-24.
12. Gruber D., Ponath N., Müller J., Lindstaedt F. "Sputter-deposited ultra-low catalyst loadings for PEM fuel cells" // Journal of Power Sources, Volume 150, 4 October 2005, pp. 67-72.
13. Esmaeilifar A., Rowshanzamir S., Eikani M.H., Ghazanfari E. "Synthesis methods of low-Pt-loading electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cell systems" // Energy 35 (2010) 3941-3957.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
14. Pantani O., Anxolabehere-Mallart E., Aukauloo A., Millet P. "Electroactivity of cobalt and nickel glyoximes with regard to the electro-reduction of protons into molecular hydrogen in acidic media" // Electrochemistry Communications 9 (2007) 54-58.
15. Kim J.Y., Oh T.-K., Shin Y., Bonnett J., Weil K.S. "A novel non-platinum group electrocatalyst for PEM fuel cell application" // International Journal of Hydrogen Energy, Volume 36, Issue 7, April 2011, pp. 4557-4564.
16. A.V. Dolganov, A.S. Belov, V.V. Novikov, A.V. Vologzhanina, A.Mokhir, Y.N. Bubnov, Y.Z. Voloshin, Iron vs Cobalt clathrochelate electrocatalysts of HER: first example on a cage iron complex, Dalton Trans., 2013, 42, 4373 - 4376.
17. Y.Z. Voloshin, A.V. Dolganov, O.A. Varzatskii, Y.N. Bubnov, Efficient electrocatalytic hydrogen production from the H+ ions using the specially designed boron-capped cobalt clathrochelates, Chem. Commun., 2011, 47, 7737 - 7739.
18. Smitha B., Sridhar S., Khan A.A. "Solid polymer electrolyte membranes for fuel cell applications - a review" // Journal of Membrane Science, 2005, vol. 259, pp. 10-26.
19. P. Millet, R. Durand and M. Pineri "Preparation of new solid polymer electrolyte composites for water electrolysis" // International Journal of Hydrogen Energy, 1990, Vol. 15, No. 4, pp. 245-253.
20. F. Andolfatto, R. Durand, A. Michas, P. Millet and P. Stevens "Solid polymer electrolyte water electrolysis: electrocatalysis and long-term stability" // International Journal of Hydrogen Energy, 1994, Vol, 19, No. 5, pp. 421-427.
21. C.A. Linkous, H.R. Anderson, R.W. Kopitzke and L. Nelson "Development of new proton exchange membrane electrolytes for water electrolysis at higher temperatures" // International Journal of Hydrogen Energy, 1998, Vol. 23, No. I, pp. 525-529.
22. O. Savadogo, et al., "Hydrogen/Oxygen Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) Based on Acid-Doped Polybenzimidazole (PBI)" // Journal of New Materials for Electrochemical Systems, vol. 3, pp. 343-347, 2000.
23. I.I. Ponomarev, A.E. Calyh, A.D. Aliev, V.K. Gerasimov, D. Û. Razorenov, V.I. Stadnicuk, Iv.I. Ponomarev, Û.A. Volkova, A.R. Hohlov «Dizajn membranno-èlektrodnogo bloka toplivnogo èlementa na polibenzimidazolnoj membrane» //Doklady Akademii Nauk, 2009, tom 429, # 3, s. 350-354.
24. M. Cavarroc, A. Ennadjaoui, M. Mougenot, P. Brault, R. Escalier, Y. Tessier, J. Durand, S. Roualdis, T. Sauvage, C. Coutanceau "Performance of plasma sputtered fuel cell electrodes with ultra-low Pt loadings" // Electrochemistry Communications 11 (2009) 859-861.
25. A.A. Fedotov, S.A. Grigorev, E.K. Lûtikova, V.N. Fateev "Plazmohimiceskie metody sinteza èlektrokatalizatorov" // Sbornik tezisov Rossijskogo kongressa po katalizu "ROSKATALIZ" (Moskva, Rossiâ, 3-7 oktâbrâ 2011 g.), t.1, str. 108.
26. S.A. Grigoriev, P. Millet, S.A. Volobuev, V.N. Fateev "Optimization of porous current collectors for
PEM water electrolysers" // International Journal of Hydrogen Energy, June 2009, vol. 34, issue 11, pp. 4968-4973.
27. Tawfika H., Hunga Y., Mahajan D. «Metal bipolar plates for PEM fuel cell-A review» // Journal of Power Sources 163 (2007) 755-767.
28. Dihrab S.S., Sopian K., Alghoul M.A., Sulaiman M.Y. «Review of the membrane and bipolar plates materials for conventional and unitized regenerative fuel cells» // Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1663-1668.
29. Nie J., Chen Y., Cohen S., Carter B.D., Boehm R.F. «Numerical and experimental study of three-dimensional fluid flow in the bipolar plate of a PEM electrolysis cell» // International Journal of Thermal Sciences 48 (2009) 1914-1922.
30. Li X., Sabir I. «Review of bipolar plates in PEM fuel cells: Flow-field designs» // International Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) 359 - 371.
31. S.A. Grigoriev, S. Martemianov, V.N. Fateev "Electrodiffusion diagnostics of flow regimes in PEM fuel cells" // Magnetohydrodynamics, 2003, vol. 39, No
4, pp. 479-485.
32. S.A. Grigorev, V.I. Porembskij, V.N. Fateev, R.O. Samsonov, S.I. Kozlov "Polucenie vodoroda elektrolizom vody - sovremennoe sostoanie, problemy i perspektivy"// Transport na alternativnom toplive, # 3, 2008, str. 62-69.
33. http://www.fuelcellcarnews.com
34. F. Barbir "PEM fuel cells: theory and practice" / Elsevier Academic Press, 2005, pp. 382-391.
35. I.A. Baranov, S.V. Korobcev, V.I. Porembskij, V.N. Fateev "Perspektivy ispolDzovania tverdopolimernyh toplivnyh elementov v aviacii" // // Sbornik tezisov III Mezdunarodnoj naucno-tehniceskoj konferencii «Aviadvigateli XXI veka» 30.11.10 -3.12.10, Moskva, CIAM, str. 427-428.
36. Grubb Jr WT. General Electric Company, Fuel cell, US Patent no 2,913,511; November 17th, 1959.
37. http://www.plugpower.com
38. http://www.ballard.com
39. Davenport R.J., Schubert F.H. «Space water electrolysis: space station through advanced missions» // Journal Power Sources. - 1991. - V. 36. pp. 235-250.
40. Grigoriev S.A., Millet P., Fateev V.N. «Evaluation of carbon-supported Pt and Pd nanoparticles for the hydrogen evolution reaction in PEM water electrolysers» // Journal of Power Sources, vol. 177, issue 2, March 2008, pp. 281-285.
41. http://www.hamiltonsundstrand.com
42. http://www.hydrogenics.com
43. http://www.teledyne.com
44. http://www.protononsite.com
45. http://www.nel-hydrogen.com
46. http://www.ceth.fr
47. http://www.h-tec.com
48. F.M. Sapountzi, S.C. Divane, E.I. Papaioannou,
5. Souentie, C.G. Vayenas "The role of Nafion content in sputtered IrO2 based anodes for low temperature PEM water electrolysis" // Journal of Electroanalytical
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
Chemistry, Volume 662, Issue 1, 1 November 2011, pp. 116-122.
49. P. Medina, M. Santarelli "Analysis of water transport in a high pressure PEM electrolyzer" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 5173-5186.
50. S. Siracusano, V. Baglio, A. Di Blasi, N. Briguglio, A. Stassi, R. Ornelas, E. Trifoni, V. Antonucci, A.S. Arico "Electrochemical characterization of single cell and short stack PEM electrolyzers based on a nanosized IrO2 anode electrocatalyst" // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 5558-5568.
51. M. Yamaguchi, T. Shinohara, H. Honiguchi, H. Nakanori, K. Okisawa "Development of 2500 cm2 Five-Cell Stack Water Electrolyzer in WE-NET" // In: Environmental Aspects of Electrochemical Technology, Electrochemical Society Proceedings, vol. 99-39, edited by Eric J. Rudd, Clifford W. Walton, The Electrochemical Society, 2000, pp. 131-142.
52. Strobel R, Oszcipok M, Fasil M. The compression of hydrogen in an electrochemical cell based on a PEM fuel cell design. J Power Sources 2002;105:208-215.
53. A.V. Kozolij, V.I. Kostin «Vliânie davleniâ na process èlektroliza vody s depolârizaciej anoda sernistym angidridom» // Èlektrohimiceskaâ ènergetika. 2010. T. 10, # 1. S.34-37.
54. Grigoriev S.A., Porembsky V.I., Fateev V.N. «Pure hydrogen production by PEM electrolysis for hydrogen energy» // International Journal of Hydrogen Energy, 2006, vol. 31, issue 2, pp. 171-175.
55. A. Kraft, M. Stadelmann, M. Wunsche, M. Blaschke Electrochemical ozone production using diamond anodes and a solid polymer electrolyte // Electrochemistry Communications 8 (2006) 883-886.
56. A.A. Babak, R. Amadelli, A. de Batisti and V.N. Fateev «Influence of anions on oxygen/ozone evolution on PbO2/SPE and PbO2/Ti electrodes in neutral pH media» // Electrochimica Acta. Vol. 39, No. 11/12, pp. 1597-1602, 1994.
57. S.V. Akelkina, A.B. Velicenko, D.V. Girenko, Fateev V.N. «Vliânie modificirovaniâ PbO2 na obrazovanie kisloroda i ozona v sisteme s tverdym polimernym èlektrolitom» // Èlektpohimiâ, 1998, t. 34, #8, s. 904-907.
58. Ozon protiv SPIDa // «Medicina i Zdorove» 2011 str. 9-11.
59. Izotopy: svojstva, polucenie, primenenie. Pod. red. Baranova V.Û. M.: Fizmatlit, 2005, Tom 1, str. 286.
60. Ivanchuk O. M., Goryanina V. G., Rozenkevich M. B. "Isotopic effects of hydrogen during the decomposition of water in electrolysis with a solid polymer electrolyte" // Atomic Energy, Volume 89, No. 3, 2000, 745-749.
61. Bone J.S., Gilman S., Niedrach L.W. and Read M.D., in: Proceedings of the Annual Power Source Conf. 14 (1961) p. 47.
62. Chludzinski P.J., Danzig I.F., Fickett A.P., and Craft D.W., "Regenerative fuel cell development for satellite secondary power," General Electric Company, Technical Report AFAPL-TR-73-34, June 1973.
63. Mitlitsky F., Myers B., Weisberg A.H., Molter T.M., Smith W.F. "Reversible (unitised) PEM fuel cell devices" // Fuel Cells Bulletin, Volume 2, Issue 11, August 1999, pp. 6-11.
64. "Funding, demo for regenerative fuel cell"// Fuel Cells Bulletin, November 2004, pp. 7-8.
65. "Contracts for Proton regenerative fuel cells" // Fuel Cells Bulletin, December 2004, p. 10.
66. S.A. Grigoriev, P. Millet, K.A. Dzhus, H. Middleton, T.O. Saetre, V.N. Fateev "Design and characterization of bi-functional electrocatalytic layers for application in PEM unitized regenerative fuel cells" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, Issue 10, May 2010, pp. 5070-5076.
67. S.A. Grigoriev, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Development and preliminary testing of a unitized regenerative fuel cell based on PEM technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4164-4168.
68. Mitlitsky F., Myers B., Weisberg A.H. "Regenerative Fuel Cell Systems" // Energy & Fuels, Vol. 12, No. 1, 1998, pp. 56-71.
69. Ahn J., Holze R. Bifunctional electrodes for an integrated water-electrolysis and hydrogen-oxygen fuel cell with a solid polymer electrolyte // Journal of Applied Electrochemistry, 1992, Vol. 22, Number 12, pp. 1167-1174.
70. Pandey R.N. "Catalytic conversion of methane to hythane" // Fuel and Energy Abstracts, Volume 38, Issue 2, March 1997, p. 86.
71. S.A. Grigoriev, I.G. Shtatniy, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Description and characterization of an electrochemical hydrogen compressor/concentrator based on solid polymer electrolyte technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4148-4155.
72. S.A. Grigoriev, P. Millet, V.I. Porembsky, V.N. Fateev "Development and preliminary testing of a unitized regenerative fuel cell based on PEM technology" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, Issue 6, March 2011, pp. 4164-4168.
73. S.A. Grigorev "Obratimye èlektrohimiceskie sistemy s tverdym polimernym èlektrolitom" // Èlektrohimiceskaâ ènergetika, 2009, T. 9, # 3, str. 128137.
74. Wong T.Y.H., Girard F. and Vanderhoek T.P.K. Electrochemical SPEFC hydrogen compressor Patent W0/2003/075379, 12 September 2003, Applicant: National Research Council of Canada.
75. A.S. Grigorev, S.A. Grigorev, D.V. Pavlov «Akkumulirovanie ènergii s ispolzovaniem èlektrolizërov i toplivnyh èlementov v ustanovkah na osnove vozobnovlâemyh istocnikov ènergii» // Mezdunarodnyj naucnyj zurnal «Alternativnaâ ènergetika i èkologiâ», #11 (115), 2012, str. 55-64.
76. S.A. Grigorev, N.V. Korovin, N.V. Kulesov, Û.A. Slavnov «Issledovanie vysokotemperaturnogo toplivnogo èlementa s tverdopolimernym èlektrolitom i opredelenie èffektivnosti raboty ènergoustanovki na ego
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (150) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
osnove» // Elektrohimiceskaa energetika, 2013, t. 13, #3, str. 163-169.
77. N. Mbemba Kiele, C. Herrero, A. Ranjbari, A. Aukauloo, S.A. Grigoriev, A. Villagra, P. Millet "Ruthenium-based molecular compounds for oxygen
evolution in acidic media" // International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 38, Issue 20, July 2013, pp. 8590-8596.
Транслитерация по ISO 9:1995
25-27 июня 2014 г. в Москве пройдет конференция «Научно-техническое творчество молодёжи — путь к обществу, основанному на знаниях»
25-27 июня 2014 г. в павильоне № 57 ВВЦ состоится VI Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодёжи — путь к обществу, основанному на знаниях». Тема конференции: «Приоритетные направления научно-исследовательской и научно-технической деятельности молодёжи для инновационного развития России».
Конференция пройдёт при поддержке Правительства Российской Федерации, Правительства Москвы, Совета ректоров Москвы и Московской области в рамках научной программы Всероссийской выставки «ШГМ-2014».
ФГБУ «РЭА» выступает организатором секции «Энергетика. Ресурсосберегающие технологии и глобальная энергетическая безопасность».
Тематика секции охватывает следующие научные вопросы:
¡.современное состояние и тенденции развития энергетики России и мира;
2.устойчивое развитие и обеспечение глобальной энергетической безопасности;
3. Энергоэффективность + Энергосбережение = Энергобезопасность;
4.инновации в области ТЭК;
5. мониторинг и прогнозирование развития мировых рынков энергоносителей с позиции глобальной энергетической безопасности;
6.современное состояние и научно-технические аспекты развития и использование ресурсосберегающих технологий;
7.мониторинг в сфере обеспечения энергетической безопасности (в том числе безопасность объектов ТЭК);
8.социоприродная среда и научно-технический прогресс в энергетике (роль и место России);
9.научно-технические проблемы использования возобновляемых источников энергии и новые технологии в ВЭ;
10.нормативно-правовые аспекты развития возобновляемой энергетики (мировой опыт и состояние законодательной базы в России);
11.опыт регионов России в осуществлении проектов в области ВЭ. В рамках секции будет проведен конкурс докладов.
Подробную информацию о мероприятии можно получить на сайте www.nttm-expo.ru в разделе «Программа мероприятий» или по ссылке
Координатором и модератором секции от РЭА назначена Шилова Любовь Андреевна
С +7 (495) 789-92-97 (доб. 2076) ^В shilova@rosenergo.gov.ru
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (150) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
