Статья «ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗ И pH (ОБЗОР), "Электрохимия"»

Проведен анализ факторов, определяющих влияние pH на закономерности основных каталитических реакций в низкотемпературных топливных элементах: восстановления кислорода, окисления водорода и простых спиртов. Показано, что снижение скорости окисления водорода при переходе от кислых к щелочным электролитам связано с блокировкой поверхности электрода кислородсодержащими частицами, а также с изменением энергетического состояния адсорбированного водорода. В случае реакции восстановления кислорода ключевыми факторами, определяющими кинетику и механизм процесса, являются энергия адсорбции O₂, протонирование адсорбированной молекулы и термодинамика кислородной реакции. Высокая селективность процесса в кислом электролите на платиновых металлах обусловлена значительной величиной энергии связи Pt O₂ и ее протонированием. Как для платиновых, так и для неплатиновых катализаторов переход от кислых к щелочным электролитам сопровождается снижением энергии адсорбции кислорода и, как следствие, уменьшением селективности кислородной реакции до воды. Увеличение скорости окисления метанола и этанола в щелочных средах по сравнению с кислыми обусловлено, с одной стороны, изменением строения реагирующих частиц вследствие диссоциации молекулы спирта, с другой ? активным поступлением частиц OH_ads в зону реакции. В случае этанола указанные факторы определяют повышенную селективность процесса по CO₂ при высоких pH. На основании проведенного исследования сформулированы приоритетные задачи в области электрокатализа практически значимых реакций: развитие представлений об электрокатализе на неплатиновых электродных материалах, стабильных в щелочных электролитах, а также поиск подходов, позволяющих обоснованно управлять скоростью и селективностью реакций восстановления кислорода и окисления простых спиртов в широком диапазоне pH.