Электрохимия

Впервые синтезированы высокоэнтропийный состав (Mg_0.2Zn_0.2Ni_0.2Co_0.2Mn_0.2)Nb₂O₆ со структурой колумбита и его Ti-замещенный состав (5%). Синтез проведен модифицированным методом сжигания растворов с последующим высокотемпературным спеканием. Методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии проведена аттестация образцов. По данным диффузных спектров отражения рассчитана ширина запрещенной зоны прямого разрешенного электронного перехода (E_g^пр ≈ 2.98–3.05 эВ). Твердые растворы характеризуются преимущественно электронной проводимостью. Замещение катионами титана приводит к увеличению проводимости на 1.2 порядка в области температур 160–750°C.

В работе исследовано функционирование единичной ячейки проточного водородно-галогенатного генератора тока, преобразующей энергию реакции окисления газообразного водорода хлоратом натрия в сернокислом водном растворе в электроэнергию при помощи мембранно-электродного блока состава (–) H₂, Pt–C // PEM // NaClO₃, C (+). Применен комбинированный режим работы нагрузки, включающий этапы потенцио- и гальваностатического контроля, учитывающий специфику протекания полуреакции электровосстановления хлората – ее редокс-медиаторный автокаталитический механизм (EC-autocat). Для водных электролитов с различным содержанием серной кислоты установлены параметры системы, определяющие мощность и эффективность функционирования водородно-хлоратного генератора тока: фарадеевская и энергетическая эффективности, средняя мощность разряда и время выхода на стационарный режим. Установлено, что наиболее эффективно изучаемая водородно-хлоратная ячейка функционирует с использованием электролита с 5 М содержанием серной кислоты: ячейка с таким электролитом выходит на режим генерации тока плотностью 0.25 А/см² за полторы минуты, позволяет преобразовать в электроэнергию 55% энергозапаса при средней удельной мощности разряда 0.23 Вт/см².