ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2014, том 50, № 8, с. 890-893
ХРОНИКА
64-е ЕЖЕГОДНОЕ СОВЕЩАНИЕ МЕЖДУНАРОДНОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА (8-13 СЕНТЯБРЯ 2013 г., КЕРЕТАРО, МЕКСИКА)
БО1: 10.7868/80424857014080076
64-е Ежегодное Совещание Международного Электрохимического Общества проводилось в городе Керетаро, в специальном центре, построенном для проведения конференций. Его девиз — "Электрохимия для будущего". Совещание собрало 957 участников из 45 стран. Местный Оргкомитет возглавляли И. Гонсалес (I. Gonzalez) и Ю. Меас (Yu. Meas).
По традиции научная программа состояла из пяти пленарных лекций по наиболее важным общим вопросам, а также четырнадцати секций (Симпозиумов) по конкретным проблемам современной электрохимии: (1) экологический анализ, (2) сенсоры для живых систем, (3) новые концепции создания биоэлектрохимических границ раздела, (4) новые материалы и устройства для хранения и преобразования энергии (четыре параллельных секции), (5) коррозия на наноуров-не, (6) проводящие полимеры, неорганические материалы и их гибриды для электрокатализа и фотоэлектрохимического преобразования солнечной энергии, (7) электрохимические процессы для синтеза современных материалов, (8) электрохимические технологии для экологии, (9) электрохимия в горном деле, (10) молекулярная и вычислительная электрохимия биомолекул, (11) молекулярная электрохимия новых органических и координационных соединений, (12) от традиций к современности на электрохимических границах раздела, (13) электрохимическое образование (впервые на совещаниях МЭО) и (14) общие вопросы электрохимии. Заседания Симпозиумов включали ключевые лекции, которые характеризовали общую направленность каждого конкретного заседания, а также устные и стендовые доклады. Всего в программу совещания вошло 53 ключевые лекции, 469 устных и 446 стендовых докладов.
Ниже фрагментарно излагаются результаты некоторых важных исследований, представленных на совещании.
Фотоэлектрохимия и преобразование солнечной энергии
Главные достижения в этом направлении были представлены в пленарной лекции М. Гретцеля
(M. Grätzel, Швейцария) — изобретателя так называемой ячейки Гретцеля для преобразования солнечной энергии в электрическую. Она представляет собой фотоэлектрохимический элемент на основе фотоанода из полупроводникового диоксида титана с наноструктурированной поверхностью, сенсибилизированного к видимому свету с помощью адсорбированных красителей, находящегося в редокс-электролите. Ключевой процесс в работе этой ячейки — это перенос электрона в полупроводнике: для того, чтобы собрать 96% фотогенерированных зарядов, скорость этого процесса должна быть в 100 раз больше скорости рекомбинации. Это достигается, в основном, в результате наноструктурирования TiO2. Новым является использование электролитов на основе ионных жидкостей. Был описан также элемент, не содержащий растворителя, на основе солей имидазолия. Показано, что в наиболее распространенном редокс-электролите I"/1- транспорт зарядов протекает по механизму Гротгуса. Синтезирован ряд новых фотосенсибилизаторов, фотовозбуждение которых протекает за время порядка фемтосекунды. Эти усовершенствования позволили достичь КПД преобразования солнечной энергии ~12%. В Токио построена солнечная станция, панели которой имеют площадь в несколько десятков квадратных метров.
Новые направления в исследовании преобразования солнечной энергии — использование в качестве полупроводниковых фотоанодов перов-скитов, а также прямое разложение воды в ячейке тандемного типа с двумя фотоэлектродами.
Идеи, представленные в пленарной лекции, получили развитие в докладах других участников совещания. Для солнечных фотоэлектрохимических элементов, сенсибилизированных красителями, был синтезирован ряд новых красителей (Н. Майорова, Россия — циклометаллированный комплекс на основе рутения (II); Э.Х. Канто Аги-лер, E.J. Canto Aguiler, Мексика — на основе би-пиридильного комплекса Ru), а также материалов для фотоанодов. Из последних, интересен ZnO в виде нанопроволок (П. Чхетри, P. Chhetri, США), хотя достигнутый к настоящему времени
КПД преобразования солнечной энергии на ZnO и невелик: 2.3% (Х. Гомес, H. Gomez, Чили).
Для прямого фоторазложения воды под действием солнечного света был предложен новый полупроводниковый материал BiVO3 с шириной запрещенной зоны 2.2 эВ (К.Ш. Чой, K.Sh. Choi, США). В остальных работах, как правило, рассматривались традиционные материалы: гематит (Т. Хаманн, T. Hamann, США), WO3 (М. Родригес Перес, M. Rodriguez Perez, Мексика), TiO2 (П. Асеведо-Пенья, P. Acevedo-Pena, Мексика). В последней работе варьировался тип наноструктури-рованного TiO2 (наночастицы — нанотрубки — губка) путем изменения содержания воды в ванне для анодирования титана на основе этиленгликоля.
В работе В. Су (W. Su, Тайвань) для фоторазложения воды предложен мезопористый композит "наностержни TiO2, легированного ванадием — сильно восстановленный оксид графена". Графен ослабляет рекомбинацию фотогенерированных зарядов и повышает эффективность процесса. П. Кулеша (P. Kulesza, Польша) разработал композитный материал для фотоанодов: WO3 — гематит с наночастицами золота, стабилизированный полиоксометаллатами (PMo12O40, H5W12O40). По-лиоксометаллаты уменьшают рекомбинацию и улучшают транспорт зарядов, благодаря чему был достигнут высокий квантовый выход: 70%.
Для повышения эффективности преобразования солнечной энергии Д.Р. МакФарлейн (D.R. MacFarlane, Австралия) в своей пленарной лекции рассмотрел использование в качестве электролита фотоэлектрохимического элемента ионных жидкостей в сочетании с новым катализатором окисления воды на основе оксидов Mn.
Альтернативу фоторазложению воды — фотовосстановление СО2 до метанола — обсуждал К. Радже-швар (K. Rajeshwar, США). По его мнению, за последние тридцать лет так и не удалось реализовать коммерчески выгодное производство "солнечного" водорода из воды; следует учесть и технические трудности хранения водорода. В то же время метанол — удобное топливо для использования в топливных элементах на основе твердых оксидов.
Ряд работ был посвящен очистке воды от загрязнений фотоэлектрохимическими методами. А. Гуалдрон (A. Gwaldron, Колумбия) использовал композит "легированный бором ТЮ2-гра-фен" для фотоокисления фенола видимым светом; Р.Е. Палма (R.E. Palma, Колумбия) — электрод из IrO2—SnO2 для фоторазрушения красителя индиго кармина. Л.А. Годинец Мора-Товар (L.A. Godinez Mora-Tovar, Мексика) применил специальную обработку электрода на основе графитового фетра для повышения его эффективности.
Можно сделать вывод о том, что основной тенденцией в разработке фотоэлектродов стало на-
ноструктурирование материалов и создание композитов.
Новые материалы и устройства для преобразования и запасания энергии: аккумуляторы
Работа этого симпозиума открылась ключевой лекцией лауреата премии им. Б. Конуэя по физической электрохимии Г. Абруньи (H.D. Abruna, США), посвященной новым методам характеристики материалов для топливных элементов и аккумуляторов. Автор отметил, что для исследования электрохимических свойств таких материалов в настоящее время применяются изощренные методы физико-химического исследования с использованием сложных и относительно дорогих приборов.
В отличие от предыдущих, на данном совещании практически не рассматривались вопросы, связанные с исследованием традиционных материалов положительного электрода литий-ионного аккумулятора, таких как LiCoO2 и LiMn2O4, за исключением лекций С. Мхо (S. Mho, Корея), посвященной синтезу композита из шпинели LiMn2O4 с добавкой SiO2 для повышения стабильности шпинели при циклировании, а также Ю. Маруямы (Yu. Maruyama, Япония) по анализу деградации катодов на основе LiCoO2 и LiMn2O4 в литий-ионных аккумуляторах. Основной упор в докладах, касающихся катодов литий-ионных аккумуляторов, был сделан на новые высокопотенциальные и высокоемкие материалы. Здесь стоит отметить доклады С. Хонга (S.-T. Hong, Корея) об исследовании структурных изменений при ин-теркаляции магния и ионов водорода в пентоксид ванадия, Ф. Фортгана (Ph. Fortgang, Франция) об эффектах, возникающих при стрессовых нагрузках в коммерческих аккумуляторах с положительным электродом на основе LiFePO4, Р.-Х. Кима (R.-H. Kim, Корея) об электрохимических свойствах оксида ванадия, приготовленного микроволновым гидротермальным синтезом для перезаряжаемых магниевых аккумуляторов, и М. Кима (M. Kim, Корея) о синтезе феррофосфата лития, допированного магнием.
Что касается материалов отрицательного электрода литий-ионных аккумуляторов, то здесь также был сделан упор на новые высокоемкие материалы, а также материалы, способные работать при повышенных плотностях тока (материалы на основе углерода не рассматривались). Так, в докладе Х. Кима (H. Kim, Корея) приводились результаты синтеза и исследований нанотитаната лития (nano-Li4Ti5O12) на углеродных нанотрубках. На аналогичные темы были представлены доклады Ж. Жеона (J. Jeong, Корея) и Ш. Куо (Ch.-Y. Kuo, Тайвань). В докладе Й. Чена (Yi-Hsiu Chen, Тай-
892
КУЛОВА и др.
вань) были доложены результаты исследования нанокомпозита на основе кремния и графена в качестве анода литий-ионного аккумулятора. Интересные сообщения о новых анодных материалах на основе кремния (в том числе 3D-мате-риалы) были представлены в докладах Ж. Лиу (Jie Liu) и Ж. Ли (Jing Li, оба из Китая).
Большое внимание было уделено новым электрохимическим системам, а именно, системе литий—воздух, обладающей рекордными значениями теоретической удельной энергии для перезаряжаемых систем. Данной теме были посвящены сообщения Я. Поседика (J. Pocedic, Чехия) (воздушный электрод с катализатором), А. Франко (A.A. Franco, Франция) (обратимость реакций в литий-ионных и литий-воздушных аккумуляторах: от моделирования к изготовлению электродов), и Дж. Оуэна (J. Owen, Англия) (окислительно-восстановительные медиаторы для литий-воздушных аккумуляторов).
Традиционно на симпозиуме были представлены доклады, отражающие последние исследования в области электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Основной упор был сделан на ионные ж
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.