Отзыв оппонента 2 (Разработка и исследование нано-структурных катализаторов для водородных электрохимических систем с твердым полимерным электролитом)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию ГЛУХОВА АНТОНА СЕРГЕЕВИЧА «Разработка и исследование нано-структурных катализаторов для водородных электрохимических систем с твердым полимерным электролитом», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 02.00.05 - «Электрохимия» йнтраньноать выбранной йнееертантом темы. Водородно-воздушные топливные элементы ~ТЭ) с твердым полимерным электролитом имеют наибольшие удельную мощность и удельную энергию на единицу массы установки среди всех типов электрохимических источников тока, что делает их крайне привлекательными для использования в электромобилях, летательных аппаратах и т.

д. Однако широкое распространение ТЭ сдерживается их высокой стоимостью, в которой существенную часть составляет стоимость платиносодержащих электрокатализаторов. Другим сдерживающим фактором является падение эффективности электрокатализаторов в процессе работы ТЭ из-за роста размеров частиц и сопутствующего уменьшения их удельной поверхности. Таким образом, создание электрокатализаторов с более низким содержанием платины при сохранении электрохимической активности, а также снижение темпов деградации электрокатализаторов являются крайне актуальными задачами, решение которых снизит удельную стоимость энергии, вырабатываемой ТЭ, и сделает их более доступными.

В этом свете, выбранная диссертантом тема актуальна. Достовеоность и обоснованность результатов исследований. В работе предложена модификация традиционного «мокрого» химического метода синтеза платиновых электрокатализаторов на углеродном носителе, а также физический метод синтеза электрокатализаторов путем магнетронного распыления платины на дисперсный углеродный носитель, Проведена оптимизация предложенного физического метода путем создания вибрационного перемешивателя для установки магнетронного напыления, Проведено сравнение электрокаталнзаторов, полученных указанными химическим и физическим способами. Катализаторы вполне корректно стандартными современными физическими и охарактеризованы электрохимическими методами.

Проведены испытания полученных электрокатализаторов в составе отдельных ячеек ТЭ, а также в составе ст~ка ТЭ оригинальной конструкции из 56 мембранно-электродных блоков 1МЭБ) площадью 35 см каждый. В работе использован комплекс современных методов физико- химического эксперимента. Полученные результаты непротиворечивы и согласуются друг с другом и с литературными данными. Таким образом, практическая значимость представленной работы, достоверность и обоснованность результатов исследований не вызывают сомнения. Содерканнс работы и ее соответствие требованиям,,поервивввемым к кандидатски Обьем диссертации составляет 147 страниц, в том числе 41 рисунок, 7 таблиц и список литературы из 168 позиций. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Во введении автором обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, сформулирована научная новизна и практическая значимость работы, дана ее общая характеристика. Глава 1 содержит литературный обзор, в котором достаточно подробно рассмотрены методы синтеза электрокатализаторов и создания электродов ТЭ. В главе 2 описаны химический метод синтеза электрокатализаторов, используемые для этого материалы, физико-химические методы исследования полученных электрокатализаторов, применяемые в данной работе. Приведены результаты исследований морфологии и электрохимически активной поверхности катализаторов, полученных предложенным химическим методом, а также результаты испытаний электрокатализаторов в составе МЭБ ТЭ. Глава 3 посвящена изучению свойств электрокатализаторов, получаемых магнетронным распылением платины.

Описана процедура получения электрокатали заторов магнетронным распылением. Сделан вывод о необходимости перемешивания дисперсного углеродного носителя в процессе напыления для более равномерного и эффективного распределения частиц платины. Проведен анализ возможных технических решений и сделан выбор в пользу виброперемешивателя. Показано, что использование виброперемешивателя позволяет получать электрокатализаторы с более высокой удельной площадью поверхности. Приведены результаты испытаний электрокатализаторов в МЭБ электролизера и ТЭ. Глава 4 посвящена сборке и испытанию стека ТЭ, состоящего из 56 МЭБ площадью 35 см'.

В разделе «Заключение» сформулированы основные результаты проведенных исследований. Диссертация написана понятным языком, ее содержание, в целом, дает представление об использованных методах и полученных результатах работы. Результаты других авторов используются, главным образом, в литературном обзоре для освещения современного уровня исследований и, в очень малой степени, в главах 2-4 при сопоставлении полученных результатов с этим уровнем, В работе освещены все научные положения, вынесенные автором на защиту. Диссертация оформлена в соответствии с установленными требованиями.

Содержание автореферата соответствует материалам, изложенным в тексте диссертации. По материалам диссертационной работы опубликованы 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в отечественных научных журналах, входящих в перечень ВАК РФ, 2 из которых входят в международные системы цитирования ЖеЬ оК Яс1епсе и~или эсорпз, 2 российских патента на изобретение. Основные результаты работы прошли апробацию на Международных и Всероссийских конференциях. Тема и содержание диссертационной работы соответствуют указанной специальности.

Заме саииа по~иссертаииоииойработе. 1. Литературный обзор плохо структурирован, Сначала в разделе 1.1. обсуждаются методы синтеза электрокатализаторов, затем в разделах 1.2-1.4 идет речь про методы формирования электрокаталитического слоя и сборки МЭБ, а после этого в разделе 1.5, который начинается на стр. 38 начинается «Сбор и анализ подходов к синтезу электрокатализаторов и формированию МЭБ», в котором повторно рассмотрены методы синтеза электрокатализаторов. Характер описания методов перечислительный, часто с излишними подробностями. При этом, в чем, собственно, состоит суть метода, зачастую, можно догадаться, только посмотрев ссылки на источники. Также хотелось бы более детального сопоставления известных методов между собой и большего уровня обобщения.

Здесь была бы полезной сводная таблица по методам и свойствам получаемых электрокатализаторов. 2. Из текста литературного обзора ясно, что как магнетронное распыление, так и химический метод синтеза в этиленгликоле для получения платиновых электрокатализаторов были описаны ранее. В обзоре литературы и при постановке задачи явным образом не сформулировано, как именно работа автора соотносится с тем, что было сделано до него.

3. Сопоставление полученных автором результатов с литературой в главах 2-4 выполнено поверхностно, Непонятно, как полученные результаты соотносятся с современным уровнем исследований в области синтеза электрокатализаторов на основе платины. 4. Не указан источник рис. 3.5-3.8, содержащих описание устройств для перемешивания порошков. 5. Не достаточно подробно описан протокол тестирования стека ТЭ на стр.

121 — 122. Не указано, производились ли испытания в гальваностатическом или потенциостатичсском режиме. Сделан вывод о постепенном увеличении мощности батареи с течением времени, в то время как в таблице 4.1 на стр. 122 мощность немонотонно зависит от тока нагрузки, а зависимость от времени при фиксированном токе сложно проанализировать, так как есть всего две точки, в которых ток совпадает. Таким образом, непонятно, как сделанное утверждение следует из приведенных данных. Заключение.

Представленная на отзыв диссертация является вполне законченной научной работой. Проведен большой объем исследований„ от синтеза электрокатализаторов и изучения их морфологии и физико-химических свойств, до апробации в составе стека ТЭ мощностью 300 Вт. Актуальность, практическая ценность и достоверность полученных результатов диссертационной работы не вызывают сомнений. Научная новизна также, по-видимому, присутствует, однако, на взгляд оппонента, недостаточно ясно сформулирована в тексте диссертации. Автореферат диссертации соответствует ее содержанию. Указанные выше замечания, конечно, несколько снижают научную и практическую ценность работы, она могла бы быть и более аккуратно и ясно структурирована и написана.

Тем не менее, диссертационная работа «Разработка и исследование наноструктурных катализаторов для водородных электрохимических систем с твердым полимерным электролитом» соответствует требованиям пункта 9 «Положения о порядке присуждения ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации № 842 от 24 сентября 2013 года, и является научно-квалификационной работой, а ее автор, Глухов Антон Сергеевич, заслуживает присуждения ученого звания кандидата технических наук по специальности 0~.00.05 - «Электрохимия». К. ф.-м. н., научный сотрудник '-= -. ~ --.кондратенко Михаил Сергеевич ~~~5 ' сз 4', 2.

а ~'4'. Кафедра физики полимеров и кристаллов физического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова» 119991; ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М,В.Ломоносова, Дом 1, строение 2, Физический Факультет Телефон организации: +7 495 939-16-.82 Адрес электронной почты организации: асеан®рЬуз,пыи.вц Декан физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова ысоев Н. Н. .