Написати автору Електрокаталітичне відновлення кластерів води на бінарних сплавах молібдену з металами підгрупи заліза в лужному середовищі
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp15.01.035
Анотація
Метою роботи було дослідження фундаментальних енергетичних характеристик (енергії реорганізації системи, енергії активації та їхніх складових) електрохімічного процесу, їхнього зв’язку з кінетичними параметрами на прикладі реакції електрокаталітичного виділення водню (РВВ) на бінарних сплавах молібдену з металами підгрупи заліза (Fe, Co, Ni) в лужному середовищі. Дані дослідження являють науковий інтерес, оскільки розширюють наші уявлення про елементарний акт переносу електрона, механізм та природу електрокаталітичних процесів. В роботі в рамках теорії Маркуса розраховано повну енергію реорганізації системи, її складові - енергію реорганізації розчинника та енергію перебудови реагуючих кластерів води при електрокаталітичному виділенні водню (РВВ) на бінарних сплавах молібдену з металами підгрупи заліза (Fe, Co, Ni) в 30 ваг. % розчині NaOH. Обчислені значення енергії реорганізації розчинника та енергії реорганізації кластерів води узгоджуються з теорією Маркуса - Догонадзе - Кузнецова. Розраховано залежність повної енергії реорганізації системи, енергії реорганізації розчинника та енергії реорганізації кластерів води, що розряджаються, від температури електроліту. Показано, що повна енергія реорганізації системи та енергія активації реакції переходу електрокаталітичного виділення водню (РВВ) на бінарних сплавах молібдену в 30 ваг. % розчині NaOH лінійно зменшуються із підвищенням температури електроліту в ряду: Fe-54 ат. % Mo > Ni-54 ат. % Mo > Co-52 ат. % Mo. Показано, що залежності енергії реорганізації розряду кластерів води та енергії активації від температури на бінарних сплавах молібдену лінійні й перетинаються в області температури кипіння 30 ваг. % розчину NaOH 384.7 K. При даній температурі електродний процес лімітується дифузією кластерів води, що відновлюються, до поверхні електрода. Обчислене значення енергії активації дифузії Ad дорівнює 9.9 кДж·моль-1. Значення енергії реорганізації системи ln складає 39.8 кДж·моль-1, що узгоджується з теорією Маркуса - Догонадзе - Кузнецова. Електрокаталітична активність бінарних сплавів молібдену з металами підгрупи заліза в 30 ваг. % розчині NaOH при даній температурі максимальна й не залежить від природи сплаву.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
1. Halim J., Abdel-Karim R., El-Raghy S., Nabil M., Waheed A. Electrodeposition and characterization of nanocrystalline Ni-Mo catalysts for hydrogen production. J. Nanomater. 2012. 2012: 845673. https://doi.org/10.1155/2012/845673
2. Aaboubi O. Hydrogen evolution activity of Ni-Mo coating electrodeposited under magnetic field control. Int. J. Hydrogen Energy. 2011. 36(8): 4702. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.01.035
3. Raj I.A., Venkatesan V.K. Characterization of nickel-molybdenum and nickel-molybdenum-iron alloy coatings as cathodes for alkaline water electrolysers. Int. J. Hydrogen Energy. 1988. 13(4): 215. https://doi.org/10.1016/0360-3199(88)90088-2
4. Entelis S.G., Tiger R.P. Kinetics of reactions in a liquid phase. (Moscow: Khimiya, 1973). [in Russian].
5. Tsirlina G.A, Petrii O.A., Kharkats Y.I., Kuznetsov A.M. Effect of the electrical double layer on the rate of electrode processes at high overvoltages: Comparing different theoretical approaches. Russ. J. Electrochem. 1999. 35(8): 832.
6. Kublanovsky V.S., Nikitenko V.M., Rudenko K.P. Reorganization energy in the discharge of palladium (II) hydroxyllethyliminodiacetate complexes. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2014. 3: 126. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.03.126
7. Antropov L.I. Theoretical electrochemistry. (Kyiv: Lybid, 1993). [in Ukrainian].
8. Kublanovsky V.S., Yapontseva Y.S. Electrocatalytic properties of Co-Mo alloys electrodeposited from a citrate-pyrophosphate electrolyte. Electrocatalysis. 2014. 5: 372. https://doi.org/10.1007/s12678-014-0197-y
9. Kublanovskii V., Yapontseva Yu., Bersirova O., Gromova V. Corrosion behavior of Electrodeposited Co-Mo-P Alloys. Physicochemical Mechanics of Materials. 2008. 315.
10. Yapontseva Y.S., Maltseva T.V., Kublanovsky V.S. Corrosion Properties of Electrolytic Coatings Based on CoW, CoRe, and CoWRe Alloys. Mater. Sci. 2021. 56: 649. https://doi.org/10.1007/s11003-021-00477-7
11. Yapontseva Yu.S., Maltseva T.V., Kublanovsky V.S., Vyshnevskyi O.A. Electrodeposition of CoWRe alloys from polyligand citrate-pyrophosphate electrolyte. J. Alloys Compd. 2019. 803: 1. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.06.250
12. Ved M.V., Nenastina T.O., Shtefan V.V., Bairachna T.M., Sakhnenko M.D. Corrosion and electrochemical properties of binary cobalt and nickel alloys. Mater. Sci. 2008. 44(6): 840. https://doi.org/10.1007/s11003-009-9141-3
13. Sakhnenko N.D., Ved M.V., Hapon Yu.K., Nenastina T.A. Functional coatings of ternary alloys of cobalt with refractory metals. Russ. J. Appl. Chem. 2015. 88(12): 1941. https://doi.org/10.1134/S1070427215012006X
14. Nenastina T.A., Ved M.V., Sakhnenko N.D., Yermolenko I.Y., Volobuyev M.M., Proskurina V.O. Cobalt based coatings as catalysts for methanol oxidation. Funct. Mater. 2020. 27(1): 107.
15. Nenastina T.A., Ved M.V., Sakhnenko N.D., Proskurina V.O., Fomina L.P. Galvanochemical formation of functional coatings by alloys cobalt-tungsten doped with zirconia. Funct. Mater. 2020. 27(2): 348. https://doi.org/10.15407/fm27.02.348
16. Bersirova O., Kublanovs'kyi V. Nickel-Rhenium Electrolytic Alloys: Synthesis, Structure, and Corrosion Properties. Mater. Sci. 2019. 54(4): 506. https://doi.org/10.1007/s11003-019-00211-4
17. Bersirova O., Bilyk S., Kublanovsky V. Electrochemical synthesis of Fe-W nanostructural electrocatalytic coatings. Mater. Sci. 2018. 53(5): 732. https://doi.org/10.1007/s11003-018-0130-2
18. Vernickaite E., Bersirova O., Cesiulis H., Tsyntsaru N. Design of Highly Active Electrodes for Hydrogen Evolution Reaction Based on Mo-Rich Alloys Electrodeposited from Ammonium Acetate Bath. Coatings. 2019. 9(2): 85. https://doi.org/10.3390/coatings9020085
19. Reference book of chemist. V. 3. (Moscow-Leningrad: Chemistry, 1965). P. 355. [in Russian].
20. Beck M., Nagypal I. Chemistry of complex equilibria. (Budapest: Akademiai Kiado, 1989).
21. Dogonadze R.R., Kuznetsov A.M. Kinetics and catalysis. Kinetics of heterogeneous chemical reactions in solutions. V. 5. (Moscow: VINITI, 1978). [in Russian].
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp15.01.035
Copyright (©) 2024 V. N. Nikitenko, E. A. Babenkov, O. L. Bersirova, V. S. Kublanovsky
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.