IHTM PLAVI
Универзитет у Београду
Институт за хемију, технологију и металургију
Институт од националног значаја за Републику Србију

grb BUУниверзитет у Београду

172060 Нов приступ дизајнирању материјала за конверзију и складиштење енергије

Министарство просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије

Врста пројекта:

Основна истраживања

Трајање пројекта

2011. - 2014.

Координатор пројекта:

ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду

Реализатори пројекта:

  • ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду;
  • Хемијски факултет, Универзитет у Београду;
  • Технички факултет у Бору, Универзитет у Београду

Руководилац пројекта:

Др Амалија Трипковић, научни саветник
ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду, Његошева 12, 11000 Београд

Број истраживача:

16

Тема и циљ пројекта:

Истраживања на пројекту су базирана на новом приступу дизајнирању материјала за примену у уређајима за директну конверзију хемијске и сунчеве енергије у електричну (гориви спрегови и соларне ћелије) и за складиштење енергије (суперкондензатори и Li-јон батерије). Пројекат се састоји из 3 подпројекта:
1. Утицај морфологије површине на каталитичку активност
2. Синтеза и карактеризација нанокатализатора
3. Синтаза и карактеризација материјала за складиштење енергије

Први и други подпројекат обухватају дизајнирање материјала за конверзију хемијске у електричну енергију у горивим спреговима, базиранo на корелацији између макроскопске активности и нано структуре материјала. Каталитичка активност и стабилност ових материјала испитиваће се у реакцијама у горивом спрегу H2(CO)/O2, као и у оксидацијама CH3OH и HCOOH. Испитују се модел системи (миникристали Pt и монокристалне биметалне легуре Pt) са циљем одређивања, карактеризације и стабилизације активних места за одређену реакцију. Користе се теоријске DFT калкулације за успостављање корелације између активности и површинске морфологије. Корелација између кристалографске структуре наночестица и монокристала омогућава дизајнирање ефикасних и стабилних нанокатализатора. Синтетизоваће са и неплатински катализатори на бази оксида прелазних метала и њихових легура.

Трећи подпројекат обухвата истраживања вишекомпонентних електродних и суперкондензаторских ситнозрних материјала на бази оксида племенитих и прелазних метала и/или угљеничних материјала, њихово добијање сол-гел поступком, хемијско-структурну и електрохемијску карактеризацију. Ови композитни материјали могу наћи примену и у процесима електрохемијске синтезе, резградње загађивача жиботне средине и заштите од корозије. Истраживања су усмерена у два правца:
a) Испитивање композитних материјала на бази оксида метала и/или угљеничних материјала за складиштење
b) Испитивање фотокаталитичке активности оксида титана и бакра.

За карактеризацију ових материјала користе се електрохемијске, спектроскопске и микроскопске методе.

Најзначајнији резултати:

На основу предложених истраживања очекују се следећи резултати:

  • Детекција и карактеризација морфолошких елемената на модел системима (површинска острва нано димензија, степенице, терасе, кластери);

  • Одређивање морфолошких елемената који су активна места за испитиване реакције;

  • Синтеза и стабилизација активних места у циљу добијања ефикасних катализатора;

  • Показаће се како легирајући метали утичу на промену електронске структуре Pt у легури у односу на чист метал као и на степен сегрегације метала у легури;

  • Показаће се какав ефекат ове промене имају на активност и стабилност катализатора у реакцији;

  • Одредиће се најбољи легирајући метал за одређену реакцију;

  • Синтетизоваће се нанокатализатори који по карактеристикама одговарају Pt-skin структури;

  • Синтетизоваће се неплатински катализатори;

  • Биће развијен и оптимизован поступак синтезе више врста композитних материјала велике капацитивности (угљенични и/или оксидни материјали импрегнисани различитим оксидима металa)

  • Извршиће се физичко-хемијска и структурна карактеризација добијених композита, биће одређене њихове капацитивне карактеристике и оптимизваће се поступци добијања композита.

  • Израдиће се лабораторијски прототип суперкондензатора чије ће напонско-струјне карактеристике бити тестиране и у хибридном систему са горивним спрегом;

  • Биће развијен поступак синтезе оксида метала од значаја за Li-јон батерије и иѕвршена фундаметална електрохемијска карактеризација хибридног спрега и Li-јон батеријe и суперкондензатора.

  • Одредиће се утицај услова сол-гел и електрохемијске синтезе оксида Ti и Cu на њихова фотокаталитичка својства, у циљу добијања високоактивних материјала за фотонапонске ћелије и оксидацију органских молекула.

Најзначајније публикације:

  1. B. Genorio, R. Subbaraman, D. Strmcnik, D. Tripković, V. R. Stamenković, N. M. Marković, “Tailoring the selectivity and stabilisty of chemically modified platinum nanocatalysts to design highly durable anodes for PEM fuel cells” Angewandte Chemie, 50 (24) (2011) 5468-5472.
  2. R. Subbaraman, D. Tripković, D. Strmcnik, K.-C. Chang, M. Uchimura, A. P. Paulikas, V. Stamenković, N. M. Marković, “Enhancing Hydrogen Evolution Activity in Water Splitting by Tailoring Li+-Ni(OH)2-Pt Interfaces”, Science, 334 (6060), 1256-1260.
  3. T.R. Vidaković-Koch, V.V. Panić, M. Andrić, M.T. Petkovska, K. Sundmacher, “Nonlinear Frequency Response Analysis of the Ferrocyanide Oxidation Kinetics. Part I. A Theoretical Analysis”, J.Phys.Chem. C, 115 (35) (2011) 17341-17351.
  4. V.V. Panić, T.R. Vidaković-Koch, M. Andrić, M.T. Petkovska, K. Sundmacher, “Nonlinear Frequency Response Analysis of the Ferrocyanide Oxidation Kinetics. Part II. Measurement Routine and Experimental Validation J.Phys.Chem. C, 115 (35) (2011) 17352-17358.
  5. V. Tripković, M. E. Bjorketun, E. Skulason, J. Rossmeisl, “Standard hydrogen electrode and potential of zero charge in density functional calculations”, Phys. Rev. B, 84 (2011) 115452-115452-11.
  6. J. D. Lović, K. Đ. Popović, A. V. Tripković, “Impact of modification of carbon supported Pt based catalysts by irreversibly adsorbed Sn, Ru and Rh on ethanol oxidation”, J. Serb. Chem. Soc., 76 (11)(2011) 1523-1536.
  7. S.I. Stevanović, V.V. Panić, A.B. Dekanski, A.V. Tripković, V.M. Jovanović, “Relationships between structure and activity of carbon as a multifunctional support for electrocatalysts”, Phys. Chem. Chem. Phys., 14 (26) (2012) 9475-9485.
  8. S. Stevanović, D. Tripković, J. Rogan, K.Đ. Popović, J.D. Lović, A. Tripković, V.M. Jovanović, “Microwave assisted polyol synthesis of carbon supported platinum based bimetallic catalysts for ethanol oxidation”, J. Solid State Electrochem., 16 (2012) 3147.
  9. B.B. Petković, S.I. Stevanović, M.V. Budimir, S.P. Sovilj, V.M. Jovanović, “Electrochemical Examination of Copper(II) Complexes with Octaazamacrocyclic Ligand and Heterocyclic Dithiocarbamate”, Electroanalysis, 24(7) (2012) 1605-1612
  10. J.D. Lović, M.D. Obradović, D.V. Tripković, K.Đ. Popović, V.M. Jovanović, S.Lj. Gojković, A V. Tripković, “High activity and stability of Pt2Bi catalyst in formic acid oxidation”, Electrocatalysis (2012) DOI 10.1007/s12678-012-0099-9.

Контакт:

Др Амалија Трипковић,
ИХТМ-Центар за електрохемију Универзитет у Београду, Његошева 12, 11000 београд,
E-mail: amalija@tmf.bg.ac.rs