Synteza z kontrolą kształtu katalizatorów PtRu w formie nanoramek - określenie zależności pomiędzy kształtem nanokatalizatorów, a aktywnością elektrochemiczną w reakcji utleniania etanolu

Nazwa: Synteza z kontrolą kształtu katalizatorów PtRu w formie nanoramek - określenie zależności pomiędzy kształtem nanokatalizatorów, a aktywnością elektrochemiczną w reakcji utleniania etanolu

Synthesis of shape-controlled nanoframes-based PtRu catalysts - determination of the dependence between shape of nanocatalysts and electrochemical activity in ethanol oxidation reaction

Numer umowy: DEC-2020/36/C/ST5/00510

Źródło finansowania: NCN

Okres realizacji: 24 miesiące

Kwota dofinansowania: 426 413,00 PLN

Kierownik projektu: dr inż. Grzegorz Gruzeł

Opis projektu: Otrzymywanie aktywnych i trwałych nanokatalizatorów do reakcji utleniania etanolu, które będą wykazywać wysoką selektywność w kierunku rozrywania wiązania C-C, jest ważnym zagadnieniem w rozwijaniu technologii ogniw paliwowych zasilanych etanolem (DEFC). Obecnie najaktywniejsze katalizatory oparte są na nanocząstkach PtRh, co sprawia że są drogie w produkcji i są podatne na efekt zatrucia przez produkty uboczne reakcji utleniania etanolu. Dlatego w niniejszym projekcie planowane jest wytworzenie nowatorskich nanokatalizatorów PtRu w formie nanoramek, o otwartej trójwymiarowej strukturze, które dodatkowo będą pokryte niewielkimi nanocząstkami SnO₂. Oczekuje się, że dzięki połączeniu odpowiedniego składu chemicznego nanokatalizatorów (PtRu +SnO₂) z trójwymiarową strukturą nanoramek będzie możliwe uzyskanie efektywnych katalizatorów do utleniania etanolu. W ramach projektu sformułowano trzy główne hipotezy: możliwe jest otrzymanie aktywnych nanokatalizatorów PtRuw formie nanoramek; efektywność utleniania etanolu zależy od kształtu nanoramek; połączenie nanoramek z nanocząstkami SnO₂ zachodzi w ściśle określonych warunkach (odpowiednie pH, potencjał Zeta). Efekty realizacji projektu pozwolą na lepsze poznanie roli jaką odgrywa struktura i  skład chemiczny nanokatalizatorów w reakcjach zachodzących w ogniwie paliwowym zasilanym etanolem. Ponadto, jeżeli wytworzone nanokatalizatory będą wykazywać zakładaną aktywność elektrochemiczną, możliwe będzie opracowanie nowej generacji katalizatorów.

Developing active and durable electro-catalysts towards ethanol oxidation reaction (EOR) with high selectivity toward the C−C bond cleavage is an important issue for progress in direct ethanol fuel cell (DEFC) technology. Currently, the most active anodic catalysts are PtRh-based, which make them expensive and still susceptible for poisoning by side-products of ethanol oxidation. Therefore, in current proposal we are planning the synthesis of novel 3D, PtRu-based nanocatalysts. These nanoframes will be decorated with small SnO₂ nanoparticles. It is expected that, by combining proper chemical composition (PtRu +SnO₂) with nanoframes morphology it will be possible to obtain efficient catalysts towards EOR. Within project following hypothesis were formulated: it is possible to obtain efficient PtRu nanocatalysts towards EOR by combining the proper chemical composition with nanoframes morphology; the EOR activity of SnO₂@PtRu nanocatalysts strongly depends on shape of nanoframes, the combination of nanoframes with SnO₂ nanoparticles occurs only under the proper conditions (pH, zeta potential). The results obtained from our work will allow a better understanding of the role played by the structure and composition of nanocatalysts in the catalytic reactions taking place in direct ethanol fuel cells. In addition, if the studied nanocatalysts will demonstrate the expected catalytic activity, this will lead to the development of a new generation of catalysts for DEFC.