ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК WO3 НА ТИТАНЕ И ГРАФИТОВОЙ ФОЛЬГЕ МЕТОДОМ  ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО (КАТОДНОГО) ОСАЖДЕНИЯ  ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ

A.V. Shchegolkov; M.S. Lipkin; A.V. Shchegolkov

doi:10.6060/rcj.2021654.8

A.V. Shchegolkov Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (НПИ) имени М.И. Платова ФГБОУ ВО "ЮРГПУ (НПИ) имени М. И. Платова"
M.S. Lipkin Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (НПИ) имени М.И. Платова ФГБОУ ВО "ЮРГПУ (НПИ) имени М. И. Платова"
A.V. Shchegolkov Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (НПИ) имени М.И. Платова ФГБОУ ВО "ЮРГПУ (НПИ) имени М. И. Платова"

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2021654.8

Ключевые слова: триоксид вольфрама (WO3), пероксовольфрамовая кислота (ПВК), катодное электрохимическое осаждение, суперконденсатор (CК), топливные водородные элементы

Аннотация

Существует множество электрохимических и химических методов, которые подходят для изготовления пленок триоксида вольфрама (WO₃). Однако многие из них не были глубоко изучены, поэтому отсутствует информация об особенностях технологии нанесения пленок WO₃.

В статье рассмотрен метод катодного электроосаждения пленок WO₃ из синтезированного раствора пероксовольфрамовой кислоты (ПВК) на поверхность терморасширенного графитового (ТРГ) и титанового электродов, выполненных в виде фольги. Выявлена закономерность стадийного восстановления оксидов вольфрама из ПВК. Экспериментально установлена возможность использования пленочного электрода WO₃ в качестве материала для электрохимической энергетики, в частности WO₃/Ti ‒ защитное покрытие для водородных топливных элементов; WO₃/ТРГ – катодный материал для ассиметричных суперконденсаторов. При помощи зарядно-разрядных кривых WO₃/ТРГ-электрода, используемого как катод в свободном объеме электролита 1 M KOH, определена удельная емкость суперконденсатора, которая составила 630 Ф/г. Методом электрохимического анализа, определено, что пленки WO₃ на поверхности титана увеличивают перенапряжение водорода и защищают от язвенной коррозии при потенциостатической поляризации при потенциале катода топливного элемента.

Литература

Granqvist C.G. Handbook of inorganic materials. Amsterdam, Elsevier Science. 1995. 650 p.

Corr D., Bach U., Fay D., Kinsella M., McAtemney C., O’Reilly F., Rao S.N. and Stobie N. Solid State Ionics. 2003. V. 165. P. 315–321. DOI: 10.1016/j.ssi.2003.08.054.

Pieretti J.C., Trevisan T.B., Moraes M.M.M., Souza E.A., Domingues S.H. Applied Nanoscience. 2020. V. 10. P. 165–175. DOI: 10.1007 / s13204-019-01089-z.

Mohan L., Avani A.V., Kathirvel P., Marnadu R., Packiaraj R., Joshua J.R., Nallamuthu N., Shkir M. and Sara-vanakumar S. Journal of Alloys and Compounds. 2021. V. 882. 160670. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160670.

Lokhande V., Lokhande A., Namkoong G., Kim J.H. and Ji T. Results in Physics. 2019. V. 12. P. 2012–2020. DOI: 10.1016/j.rinp.2019.02.012.

Ramana C.V., Utsunomiya S., Ewing R.C., Julien C.M., Becker U. Journal of Physical Chemistry B. 2006. V. 110. P. 10430–10435.

Tilley R.J.D. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1995. V. 13. P. 93–109.

Khyzhun O.Y., Solonin Y.M. Journal of Physics: Conference Series. 2007. V. 61. P. 534–539. DOI: 10.1088/1742-6596/61/1/108.

Краснов Ю.С., Колбасов Г.Я., Волков С.В. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. 2008. V. 6. P. 845–853.

Kelly P., Bradley J. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2009. V. 11. P. 1101–1107.

Zhi M., Shi Q., Wang M., Wang Q. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 67488–67494. DOI: 10.1039/C6RA13947G.

Park S., Quan Y.J., Kim S., Kim H., Kim S., Chun D.-M., Lee C.S., Taya M., Chu W.-S., Ahn S.-H. International Journal of precision engineering and manufacturinggreen technology. 2016. V. 3. P. 397–421. DOI: 10.1007/s40684-016-0049-8.

Mineo G., Ruffino F., Mirabella S., Bruno E. MDPI. Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1–12

Kumar A., Prajapati C.S., Sahay P.P. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2019. 90(2). P. 281–295.

Shiyanovskaya I., Hepel M., Tewksburry E. Journal of New Materials for Electrochemical Systems. 2000. V. 3. P. 241–247.

Pauporte T. Journal of The Elecrochemical Society. 2002. 149 (11). P. 539–545.

Poongodi S., Kumar P.S., Mangalaraj D., Ponpandian N., Meena P., Masuda Y., Lee C. Journal of Alloys and Compounds. 2017. V. 719. P. 71–81.

More A.J., Patil R.S., Dalavi D.S., Mali S.S., Hong C.K., Gang M.G., Kim J.H., Patil P.S. Materials Letters. 2014. V. 134. P. 298–301.

Vijayakumar E., Yun Y.-H., Quy Vu H.V., Lee Y.-H., Kang S.-H., Ahn K.-S., Lee S.W. Journal of The Electrochemical Society. 2019. 166(4). P. 86–92.

Santos L., Neto J.P., Crespo A., Baiao P., Barquinha P., Pereira L., Martins R., Fortunato E. Electroplating of Nanostructures. 2015. P. 27–47.

Bhosale N.Y., Kadam A.V. International Journal of Engineering and Technology. 2017. V. 10. P. 573–577.

Kwong W.L., Savvides N., Sorrell C.C. Electrochimica Acta. 2012. V. 75. P. 371–380.

Meulenkamp E.A. Journal of The Electrochemical Society. 1997. V. 144. P. I. 5. P. 1664–1671.

Kwong W.L., Qui H., Nakaruk A., Koshy P., Sorrell C.C. Energy Procedia. 2013. V. 34. P. 617–626.

Shchegolkov А., Shchegolkov А. Perspektivnye Materialy. 2020. No. 1. P. 54–63 (in Russian).

Ho W.-Y., Pan H.-J., Chang C.-L., Wang D.-Y. J. Surface & Coatings Technology. 2007. V. 202. P. 1297–1301.

Pauporte Т. Electrochemical Society Proceedings. 2003. V. 17. P. 18–27.

Shchegolkov A.V., Galunin E.V., Shchegolkov A.V., Zya-blova A.M., Memetov N.R., Korotkov S.V. Advanced mate-rials and technologies. 2016. No. 3. P. 53–60.