Новые электрокаталитические материалы на основе структурированных углеродных носителей для топливных элементов с протонообменной мембраной тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Засыпкина Аделина Алексеевна

• Засыпкина Аделина Алексеевна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Засыпкина Аделина Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Топливные элементы с протонообменной мембраной. Состав, достоинства и недостатки

1.1.1 Электрокатализаторы. Состав. Методы синтеза

1.1.2 Носители электрокатализаторов

1.2 Деградация электрокатализаторов в составе мембранно-электродного блока

1.3 Структурированные углеродные материалы в качестве носителей электрокатализаторов

1.3.1 Графеновые структуры

1.3.2 Оксиды графена и восстановленные оксиды графена

1.3.3 Углеродные нанотрубки и нановолокна

1.3.4 Массивы ориентированных нанотрубок

1.3.5 Углеродные сферы

1.3.6 Аэрогели

1.3.7 Другие структурированные носители

1.4 Модификация углеродных носителей

1.4.1 Функционализация структурированных материалов

1.4.2 Создание дефектов в графеновой структуре

1.4.3 Модификация носителей оксидами неметаллов и переходных металлов

1.5 Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Используемые материалы

2.2 Методики подготовки и синтеза углеродных материалов

2.2.1 Методика предварительной очистки носителя

2.2.2 Методика синтеза восстановленного оксида графена методом химического восстановления оксида графена

2.2.3 Методика модифицирования носителя частицами диоксида олова

2.2.4. Методика синтеза массива углеродных нанотрубок методом химического осаждения из газовой фазы

2.3 Методики синтеза катализаторов

2.3.1 Методика нанесения каталитических частиц Ni магнетронным распылением

2.3.2 Методика синтеза электрокатализатора путем химического восстановления в этиленгликоле

2.4 Методики изготовления электродов и мембранно-электродных блоков на их основе

2.4.1 Методика изготовления электродов методом распыления электрокаталитических чернил на газодиффузионный слой

2.4.2 Методика изготовления электродов методом осаждения каталитических частиц непосредственно на микропорист й слой с последующим восстановлением в токе водорода

2.4.3 Методика формирования мембранно-электродного блока

2.5 Методы структурно-морфологических исследований синтезированных материалов

2.5.1 Сканирующая/просвечивающая электронная микроскопия

2.5.2 Рентгеноструктурный анализ

2.5.3 Рентгеновская абсорбционная спектроскопия

2.5.4 Спектроскопия комбинационного рассеяния

2.6 Электрохимические исследования синтезированных материалов

2.6.1 Определение омического сопротивления в четырехэлектродной ячейке

2.6.2 Электрохимические исследования в трехэлектродной ячейке

2.6.3 Электрохимические исследования в топливной ячейке

2.6.4 Метод ускоренного стресс-тестирования

2.7 Методика определения вольт-амперных характеристик мембранно-электродных блоков

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ МАССИВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ГАЗОДИФФУЗИОННОМ СЛОЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДА НА ЕГО ОСНОВЕ

3.1 Оптимизация условий синтеза углеродных нанотрубок

3.1.1 Электронная микроскопия №-катализатора роста углеродных нанотрубок

3.1.2 Электронная микроскопия массивов углеродных нанотрубок, выращенных на газодиффузионном слое

3.1.3 Взаимосвязь характеристик массивов углеродных нанотрубок, синтезируемых на газодиффузионном слое, и №-катализатора

3.2 Формирование электрода на основе массива углеродных нанотрубок

3.3 Исследования газодиффузионного слоя с микропористым слоем на основе массива углеродных нанотрубок

3.3.1 Спектроскопия комбинационного рассеяния

3.3.2 Результаты определения омического сопротивления электрода в четырехзондовой ячейке

3.4 Формирование каталитического слоя электрода на основе массива углеродных нанотрубок

3.5 Электронная микроскопия сформированного электрода на основе массива нанотрубок

3.6 Электрохимические исследования электрода на основе массива углеродных нанотрубок

3.6.1 Циклическая вольтамперометрия

3.6.2 Ускоренное стресс-тестирование

3.7 Вольт-амперные характеристики мембранно-электродного блока с катодом на основе массива углеродных нанотрубок

3.8 Выводы по главе

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКИХ СЛОЕВ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

4.1 Описание модели

4.1.1 Расчет параметров каталитического слоя

4.1.2 Расчет производительности топливного элемента с протонообменной мембраной

4.2 Результаты расчета параметров каталитического слоя

4.3 Результаты расчета производительности топливного элемента с протонообменной мембраной

4.4 Выводы по главе

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВОСТАНОВЛЕННЫХ ОКСИДОВ ГРАФЕНА111

5.1 Результаты структурных исследований

5.1.1 Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия

5.1.2 Рентгеноструктурный анализ

5.1.3 Рентгеновская абсорбционная спектроскопия

5.2 Результата электрохимических исследований

5.2.1 Циклическая вольтамперометрия

5.2.2 Ускоренное стресс-тестирование

5.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые электрокаталитические материалы на основе структурированных углеродных носителей для топливных элементов с протонообменной мембраной»

Актуальность работы

В связи с ростом мирового энергопотребления и преимущественным использованием органического топлива, на фоне требований по сни ени загрязняющих выбросов и сохранению экологического баланса, в настоящее время активно ведётся разработка и внедрение эффективных и экологичных источников энергии. Благодаря новым идеям, материалам и технологиям, активно развивается электрохимическая энергетика, в том числе направление водородных топливных элементов с протонообменной мембраной (ПОМТЭ). Однако значительными проблемами, замедляющими рост коммерческой доступности данных устройств, остаются недостаточная активность, стабильность и долговечность применяемых электрокатализаторов, а так е высокое содержание в них металлов платиновой группы. Данные факторы приводят к росту себестоимости топливного элемента (ТЭ), в том числе за счет малого срока его эксплуатации по сравнению с традиционными аналогами, например, двигателем внутреннего сгорания.

дним из направлений пов ения эффективности и долговечности электрокатализаторов является применение углеродных материалов с заданными свойствами в качестве носителей каталитических частиц [1].

оситель электрокатализатора выступает в качестве одного из основных компонентов ПОМТЭ, во многом определяющим характеристики и ресурс его работ , поэтому требует оптимизации как состава и структур , так и методик его изготовления и подготовки на различных стадиях [2].

Главным недостатком наиболее распространенного углеродного носителя, технического углерода, является его быстрое окисление в условиях работы ТЭ [3]. Коррозия углеродного носителя приводит к потере его связанности с каталитическими частицами и последующей дезактивации электрокатализатора, из-за чего возникает необходимость большей загрузки активного металла на электродах. При этом деградационные процессы являются автокаталитическими, а значит, чем больше загрузка и удельная

поверхность каталитических частиц платины, тем быстрее происходят процессы их дезактивации, а именно отделение, растворение, агломерация и переконденсация, снижающие ресурс работы устройства [4-6].

рименение структурированных углеродных наноматериалов в качестве носителей электрокатализаторов могут улучшить работу ТЭ. Их высоко развитая поверхность и наличие функциональных групп обеспечива т увеличение дисперсности и эффективности использования платиновых частиц, что приводит к увеличению активности электрокатализаторов [7, 8]. Повышение энергии углеродных связей в структуре носителя и более сильные электронные взаимодействия между носителем и активным металлом приводят к росту коррозионной устойчивости и стабильности электрокатализатора [9]. В то же время использование модификатора в составе электрокатализатора делает возможным усиление взаимодействия между каталитическими частицами металла и носителем, что приводит к снижению влияния деградационных процессов [10]. Повышение активности и долговечности Р^ электрокатализаторов вместе с ростом электропроводности углеродных материалов позволяет снизить количество платины в электродах, при этом повысив ожидаемый ресурс работы устройства [11].

Актуальность работы заключается в создании и изучении электродов и электрокаталитических материалов на основе структурированных углеродных носителей, углеродных нанотрубок (УНТ) и восстановленных оксидов графенов (ВОГ), в том числе модифицированных, с улучшенными каталитическими характеристиками и повышенной стабильностью, что позволит перейти к методам разработки электрокатализаторов катода ПОМТЭ на основе установленных физико-химических принципов.

Степень разработанности темы исследования зучение структурированных графеноподобных материалов, применяемых в качестве носителей электрокатализаторов с улучшенными свойствами для катода ТЭ составляет передовое направление

исследований в данной области. днако используем е на данн й момент методы создания каталитических слоев (КС) на основе структурированных носителей предполагают нанесение Р на графеноподобных носителях на газодиффузионный слой (ГДС), либо их добавление к микропористому слою (МПС), что не удовлетворяет в полной мере требованиям высокого сцепления компонентов КС. Вместе с тем представленные в современной литературе методы модификации углеродных носителей компонентами, ингибирующими деградационные процессы, являются достаточно сложными и многостадийн ми, а полученн е электрокаталитические материал в основном применялись в метанольных ТЭ или в качестве газочувствительных материалов в газовых сенсорах.

Цели и задачи

Целью настоящей работы является разработка новых электрокаталитических материалов для катода ПОМТЭ на основе структурированных углеродных носителей, в том числе модифицированных, и исследование фундаментальных закономерностей между их составом, структурой, электрохимической эффективностью и долговечностью.

Для достижения целей были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать и оптимизировать методику синтеза массива УНТ (м Т) непосредственно на ГС для дости ения предпочтительной структуры электрода, определить структурные и электрохимические характеристики полученного электрода.

2. Разработать математическую модель расчёта параметров катодного каталитического слоя (ККС) с учётом структурных, каталитических и транспортных процессов, а так е определить производительность ПОМТЭ при использовании ККС на основе УНТ в качестве носителя.

3. сследовать влияние модифицирования носителя электрокатализатора в виде ВОГ частицами SnO2 на повышение

производительности и долговечности Р^электрокатализаторов, предложить возможные механизмы повышения характеристик электрокатализаторов.

Научная новизна

1. Впервые разработана оригинальная методика изготовления Р^ электрода на основе мУНТ с контролируемой структурой активных центров №-катализатора их роста. Установлено, что заданная толщина массива, а также дисперсное распределение частиц платины по верхнему слою мУНТ обеспечивают формирование каталитически активной поверхности с оптимальными структурно-морфологическими характеристиками.

2. Впервые установлена взаимосвязь между условиями магнетронного распыления (МР) №-катализатора роста мУНТ непосредственно на ГДС, структурными параметрами полученных №-наночастиц и характеристиками выращенного мУНТ. Выявлено влияние параметров осаждения № на морфологию и дефектность мУНТ, которые определяют каталитические свойства поверхности КС.

3. Разработана полуэмпирическая модель оценки и прогнозирования влияния геометрических и структурно-морфологических параметров носителя на основе УНТ на характеристики ККС, включая электрохимически активную поверхность (ЭАП), а также производительность ПОМТЭ.

4. Впервые синтезирован Р^электрокатализатор на основе ВОГ состава Р^п02/В0Г, имеющий гетерокластеры Р^п02, которые обеспечивают усиленное взаимодействие металл-носитель и способствуют повышению электрокаталитической эффективности и деградационной устойчивости электрокатализатора за счёт изменения электронно-структурного состояния активных центров платины.

Теоретическая и практическая значимость

Разработанные электрокаталитические материалы на основе структурированных углеродных носителей обладают улучшенным строением активной поверхности, что повышает ЭАП и устойчивость к деградации.

етодика послойного в ра ивания м Т на Г позволяет контролировать морфологию и распределение каталитически активных частиц, что открывает возможности для дальнейших исследований структуры и механизмов электрокаталитических процессов. Созданный электрод нового типа с МПС обладает электропроводностью, повышенной на 10 % и устойчивостью к деградации, увеличенной в два раза, достигнутыми благодаря регулированию структуры электрода. Предложенная полуэмпирическая модель описывает влияние геометрических и структурных параметров углеродного носителя, Т, на физико-химические процесс в ККС, позволяя прогнозировать эффективность электродов на основе фундаментальных закономерностей. Полученные в работе электрод нового типа с С в виде послойно выра енных м Т и электрокатализатор состава Р^п02/х-ВОГ характеризуются улучшенными свойствами и могут успешно применяться в качестве материалов катода ПОМТЭ, а также для изучения механизмов катализа и оптимизации физических и химических свойств электродов в различных условиях работы ПОМТЭ, что обеспечивает переход от эмпирических подходов к физико-химически обоснованным методам проектирования электродов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. етодика формирования электрода нового типа на основе м Т, выращенных непосредственно на ГДС. Взаимосвязь между условиярми МР №-катализатора и морфологическими характеристиками синтезированных УНТ, определяющими каталитические свойства электрода.

2. Состав, структура и свойства электрода на основе мУНТ, демонстрирующие улучшенную электропроводность и повышенную электрокаталитическую стабильность за счёт формирования оптимальной морфологии и распределения Р^каталитических частиц.

3. Влияние геометрических параметров носителя на основе УНТ и загрузки платины на физико-химические параметры ККС и

производительность ПОМТЭ с соответствующими электродами в своем составе, определенное путем математического моделирования.

4. Влияние модифицирования структурированного носителя, ВОГ, частицами SnO2 на морфологию и свойства Pt-электрокатализатора, а также обоснование роста эффективности и долговечности электрокатализатора за счёт формирования гетерокластеров Pt-SnO2 и усиленного взаимодействия металл-носитель в его структуре.

Личный вклад автора работы

основу диссертационной работ легли исследования, проведенн е автором в 2021-2024 годах. Автор принимал непосредственное участие в постановке задач, планировании и выполнении физико-химических и электрохимических экспериментальных исследований по изучени свойств носителей и электрокатализаторов для ПОМТЭ. Личный вклад автора состоял также в выполнении численных и аналитических расчётов, обсуждении и анализе всех полученных результатов, а также подготовке публикаций.

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается использованием стандартизированных физико-химических методов и подходов к исследованию электрокатализаторов и их носителей, обеспечивается использованием комплекса современного оборудования, а также анализом и обработкой результатов с помощью математических и статических методов.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на: Седьмой и Десятой Всероссийских конференциях с международным участием «Топливные элементы и энергоустановки на их основе»; 6th International School-Conference on Catalysis for Young Scientists «Catalyst Design: From Molecular to Industrial Level»; II Международной научно-практической конференции «Редкие металлы и материалы на их основе: технологии, свойства и применение» (РедМет-2022); IX Международной конференции «Лазерные,

плазменные исследования и технологии — ЛШлаз 2023»; Втором Всероссийском семинаре «Электрохимия в распределенной и атомной энергетике»; XIX Российской конференции «Физическая химия и электрохимия расплавленных и твердых электролитов»; 11-ом Международном Фрумкинском симпозиуме по электрохимии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 5 публикаций в ведущих научных изданиях, включенных в перечень ВАК РФ и в базы данных Web of Science и Scopus.

Объем и структура работы. Диссертация включает введение, 5 глав, заключение, список сокращений и условных обозначений, а также список цитируемой литературы. Общий объем составляет 155 страниц, включая 55 рисунков, 12 таблиц, и список литературы из 197 наименований.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Топливные элементы с протонообменной мембраной. Состав,

достоинства и недостатки

Топливные элемент явля тся химическими источниками тока, которые в результате высокоэффективного окисления осуществляют прямое превращение энергии топлива в электроэнергию, минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения.

ПОМТЭ характеризуются низкой рабочей температурой (50-80 °С) и, следовательно, по сравнению с высокотемпературными ТЭ, быстрее достигают рабочих характеристик в режиме эксплуатации. Высокий КПД (до 60 %) достигается за счет прямого преобразования энергии топлива в электричество. В качестве основного топлива в ПОМТЭ используют газообразный водород, а также применяют метанол в виде добавки.

Важным достоинством ТЭ является их экологичность, поскольку выбросы загрязняющих веществ при эксплуатации отсутствуют. Также перспективным считается использование ТЭ в децентрализованных системах энергообеспечения совместно с возобновляемыми источниками энергии (например, фотоэлектрическими панелями, солнечными батареями и ветроэнергетическими установками), применяемыми для получения водорода путем электролизного разложения воды [12] с его последующим хранением и аккумулированием.

тационарн е энергоустановки на основе ТЭ могут достигать мощности 100 кВт, что позволяет обеспечить электроэнергией жилые помещения, отдаленные от централизованных электросетей [13]. Автономные установки используются в качестве периодического генератора энергии для обеспечения требуемого уровня подаваемой мощности в труднодоступных местах с низко развитой инфраструктурой, включая северные островные регионы, экспедиции и пр. ТЭ военного и оборонного назначения применяются в качестве портативных источников питания для передвижных устройств и для осуществления беспилотной воздушной

разведки и измерений на местности [14]. Автономные энергетические установки служат резервным источником питания для общественно-важных объектов [15].

Устройство и принцип работы ПОМТЭ

Ячейка топливного элемента, представленная на рисунке 1, состоит из мембранно-электродного блока (МЭБ) и биполярных пластин, которые прменяются для отвода воды и тепла. Составными частями МЭБ явлж)тся протонообменная мембрана (ПОМ), КС и ГДС. ПОМ расположена между анодом и катодом, в полненн ми из углеродного материала.

Рисунок 1 - Схема конструкции ячейки ПОМТЭ Принцип работы ячейки ПОМТЭ, представлен на схеме, изображенной на рисунке 2. Подача топлива, водорода и воздуха (либо кислорода), в анодное и катодное пространство, соответственно, осуществляется через газораспределительные каналы в биполярной металлической пластине. Образующиеся на аноде при каталитическом разложении молекулярного водорода протоны перемещаются через протонообменную мембрану в катодную область, где проходит реакция восстановления кислорода (РВК).

Отрицательно заряженные частицы - электроны - идут к катоду через внешнюю цепь, создавая постоянный электрический ток.

• Протон

Электрон

м Водород

00 Кислород

Водородное

ТОПЛИВО Нт

Н.

Кислород О 2 из воздуха

Воздух и

водяной

пар

Газодиффузионный слой

Каталитический слой

Газодиффузионный слой Каталитический слой

Протонообменная мембрана

Рисунок 2 - Принципиальная схема ПОМТЭ [16] На аноде проходит реакция окисления водорода (РОВ), описываемая уравнением (1):

2Н2^4Н++4е- (1)

На катоде - РВК, описываемая уравнением (2):

02+4Н++4е-^2Н20 (2)

Суммарная реакция представлена в виде уравнения (3):

2Н + О2 ^ 2Н2О (3)

Разность потенциалов элемента определяется изменением свободной энергии в химической реакции окисления водорода до вода, отнесенным к величине участвующего в такой полной реакции переносимого в пространстве заряда (положительного или отрицательного), что описывается уравнением (4):

Е =

АС zF ,

(4)

где AG - изменение свободной энергии Гиббса, z - количество моль эквивалентов которое выделится или поглотится при прохождении zF количества электричества, F - постоянная Фарадея.

Теоретическое значение разности потенциалов при комнатной температуре составляет 1.23 В [17]. Практическое напряжение несколько ниже и составляет ~0.9 В, что обусловлено низкой скоростью РВК, ограничениями массопереноса и омическими потерями.

Газодиффузионные слои

ГДС, изготовленный из углеродного волокна, представляет собой пористую углеродную ткань или бумагу толщиной 100-300 мкм. Наиболее часто применяются углеродные ткани и бумаги марок ELAT® (Fuel Cell Earth, США), Sigracet® (SGL Group, Германия), CeTech® (CeTech Co., Тайвань). Основной задачей газодиффузионного слоя является обеспечение подвода реагентов к КС. Также он служит подложкой для электрокатализатора, исключает прямой контакт между мембраной и биполярными пластинами и способствует равномерному увлажнению мембраны водой. ГДС должен обладать хорошей электропроводностью, поскольку служит проводником электронов, и гидрофобностью в целях предотвращения закупорки пор водой при ее отводе в катодном процессе [18].

а поверхность ГС мо ет наноситься микропористый слой, так е состоящий из углеродных материалов. МПС используется в целях улучшения подвода и отвода реагентов в топливной ячейке, равномерности их распределения, а также для снижения контактного электрического сопротивления между ГДС и КС [19, 20]. Традиционно МПС изготавливается из технического углерода. В последнее время в исследованиях используют в качестве материала МПС УНТ, графен и ВОГ, что значительно улучшает выходные характеристики ПОМТЭ за счет улучшенного транспорта воды внутри МЭБ [19].

Протонообменная мембрана

Протонообменная мембрана представляет собой полимерный материал толщиной 15-180 мкм, с одной стороны обеспечивающий высокую протонную проводимость, а с другой стороны не позволяющий газообразным реагентам из катодной и анодной областей смешиваться [21].

Основными требованиями к ПОМ являются высокая протонная проводимость, отсутствие электронной проводимости, долговременная механическая и химическая стабильность, малая проницаемость газообразных реагентов.

Преимущественно применяется полимерная электролитная мембрана на основе сульфонированной перфторуглеродной цепи с сульфонными группами, известная под маркой Nafion® (DuPont, США). Используемыми на данный момент аналогами являются Aquivion® (Solvay Specialty Polymers, Бельгия), Aciplex® (Asashi Chemicals, Япония), Flemion® (Asashi Glass, Япония).

Перфторсульфоновая кислота состоит из гидрофобной основной цепи политетрафторэтилена (-C2F4-)„ (ПТФЭ), что обеспечивает ее высокую термическую и химическую стабильность, и гидрофильных боковых цепей перфторвинилового эфира с группами -SO3H на конце, участвующими непосредственно в протонпроведении. оэтому в мембране afion мо но наблюдать гидрофильно-гидрофобное разделение фаз. Структура такой мембраны представлена на рисунке 3-А. Группы сульфоновой кислоты образуют гидрофильные сферические мицеллярные кластеры в мембране, каждый кластер имеет диаметр около 4-6 нм, расстояние между кластерами составляет около 5 нм, диаметр соединительного канала между кластерами составляет около 1 нм. За счет мицеллярных, изображенных на рисунке 3-Б, кластеров осуществляется протонная проводимость. Сильная гидрофильность сульфоната обеспечивает протонну проводимость за счет контакта с водой, при этом гидрофобная область, образованная фторсодержащей основной цепью, не является протонным проводником [22].

Основание —^ СР — СР2)—<-СР2 — СР24—]

1 ТВ п

ТФЭ посторяющиеся единицы

О

Боковые РС — СР3 цепи

Ионная | группа

Вода

О —Н-(ИпО)

X

ЗМ к = & у = А

55С х- 0 у = 2

Ыа^оп х=1 у = 2 АСф1ех х = 0-3 у = 2-5 Р1ет|[эп х я 0 01 1 у = 3 - 5

1 ЕМ

А

Б

Рисунок 3 - Полимерная структура коммерческих протонообменных мембран на основе перфтороктансульфоновой кислоты (А); модель сферических кластеров структуры мембраны «Кайоп» (Б) [22]

Протонная проводимость зависит от степени увлажнения мембраны и резко снижается при температуре выше 90 °С вследствие потери вода [22], что является существенным недостатком мембран. Также перфторированные сополимерные мембраны крайне чувствительны к наличию примесей, в связи с этим требуется высокая очистка реагентов.

В ПОМТЭ чаще всего как для катода, так и для анода используют электрокатализаторы на основе платины или ее сплавов (поэтому дальше пойдет речь именно о платиновых электрокатализаторах). Pt используют в виде индивидуальных металлических частиц, либо распределенной на углеродном (технический углерод, графеноподобные материалы) или неуглеродном (электропроводящие полимеры) носителе с целью достижения максимального количества активных центров. При этом предпочтительным содержанием платины на носителе является 20-60 мас. %.

ля каталитических частиц характерен размер порядка нескольких нанометров (0.5-10 нм), при этом чем меньше частицы, тем более развита ЭАП электрокатализатора. Однако размер частиц также влияет на деградационную устойчивость электрокатализатора: чем меньше частицы, тем быстрее они агломерируют, растворяются или отделяются от носителя (более подробно данные эффекты рассмотрены в разделе 1.2). Поэтому

1.1.1 Электрокатализаторы. Состав. Метода синтеза

оптимальный размер каталитических Pt частиц, который возможно контролировать непосредственно во время синтеза, лежит в интервале от 1 до 4 нм.

Практические характеристики электрокатализаторов требуют не только высокой удельной активности в РВК, но и устойчивости к агрессивным условиям, возникающим в ТЭ во время пуска и остановки, а также работы, особенно на катодной стороне.

Методы приготовления Pt-электрокатализаторов етод синтеза электрокатализаторов и на основе платин мо но разделить на две группы: химические и физические. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, однако выбор того или иного метода во многом определяется конечными требованиями к электрокатализатору и его применению.

Химическое осаждение

Метод химического осаждения заключается в восстановлении прекурсора (соли/кислоты) активного компонента электрокатализатора и нанесении его на носитель методом физической адсорбции. Прекурсор восстанавливают до металлического состояния, затем выпавший осадок фильтруют и промывают. В качестве восстановителя используют большое количество соединений, как органических, так и неорганических, например, муравьиную кислоту (СН202), этиленгликоль (С2ШО2), боргидрид натрия (№ВН4), гидрат гидразина (К2Н4), газооборазный водород и др. [23-25]. Выбор того или иного восстановителя, а так е способа восстановления, зависит от количества изготовляемого электрокатализатора и метода его нанесения на электрод. Так, при восстановлении платины на подложке, предпочтительным является восстановление в газовой фазе, а для создания порошкового электрокатализатора преимущественно используют восстановление в растворах.

Методы химического осаждения позволяют получать частицы электрокатализаторов нанометрового размера при низких температурах как

на носителях, так и в чистом виде. Однако отмывка неводных носителей, используемых при жидкофазном синтезе, большим количеством ацетона и воды является невыгодной в промышленном производстве [25].

Импрегнация

Данный метод представляет собой пропитку углеродного носителя прекурсором платины с дальнейшим ее восстановлением до металлического состояния. Прекурсором, как правило, является гексахлорплатиновая кислота (H2PtQ6). В качестве жидкофазного восстановителя выступают боргидриды, тиосульфаты, дитионит натрия (К^204), гидразин, муравьиная кислота и этиленгликоль, а также газообразный восстановитель - молекулярный водород. В то же время при применении данного метода синтеза частицы платин могут легко агломерировать в идком растворе прекурсора, что является недостатком [25].

Коллоидный метод

Коллоидный способ получения электрокатализаторов аналогичен способу химического осаждения. Его главным отличием и преимуществом является добавление покрывающего соединения, представляющего собой поверхностно-активное вещество (ПАВ) (например, додецилсульфат натрия), которое позволяет контролировать размер и форму каталитических частиц, а также предотвращает их агломерацию в процессе синтеза. Так любая молекула, адсорбирующаяся на платине, может служить ограничивающим компонентом. Синтез отличается от преды дущих методов только добавлением к прекурсору и восстановителю ограничивающего вещества [25].

Золь-гель метод

Начальной стадией золь-гель метода является приготовление жидкого раствора прекурсора платины (золь) и стабилизирующих веществ (например, ПАВ), который выдерживают и высушивают до образования полутвердой суспензии частиц в жидкости (гель), которую в конечном итоге кальцинируют, что приводит к получению мезопористого твердого

материала, в случае синтеза электрокатализатора на носителе [26]. Таким образом, метод золь-гель состоит из четырех отдельных этапов: (1) формирование коллоидного раствора (золя); (2) образование геля; (3) сушка для удаления растворителя из геля; (4) кальцинирование для изменения физических и химических свойств твердого вещества. Стадии кальцинирования и прокаливания позволяют точно контролировать распределение пор по размерам и объему путем контроля таких параметров как время, температура, скорость нагрева и состав жидкости. Соли металлов (прекурсор электрокатализаторов) могут б ть добавлен как во время образования геля, так и после образования мезопористой структуры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Засыпкина Аделина Алексеевна, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lu M., Liang J., Zhan W., Li Y., Chen H., Li M., Liao S., Cui Z. Corrosion Mechanism and Mitigation Strategies for Carbon Supports in PEMFCs // Advanced Sustainable Systems. - 2024. - P. 2400742.

2. Sharma S., Pollet B.G. Support materials for PEMFC and DMFC electrocatalysts - A review // Journal of Power Sources. - 2012. - Vol. 208. - P. 96-119.

3. Liu F., Gao Z., Su J., Guo L. An Experimental Investigation of the Effect of Platinum on the Corrosion of Cathode Carbon Support in a PEMFC // ChemSusChem. - 2022. - Vol. 15. - № 10. - P. e202102726.

4. Qu L., Wang Z., Guo X., Song W., Xie F., He L., Shao Z., Yi B. Effect of electrode Pt-loading and cathode flow-field plate type on the degradation of PEMFC // Journal of Energy Chemistry. - 2019. - Vol. 35. - P. 95-103.

5. Meier J.C., C. Galeano, Katsounaros I., Witte J., Bongard H.J., Topalov A.A., Baldizzone C., Mezzavilla S., Schuth F., Mayrhofer K.J.J. Design criteria for stable Pt/C fuel cell catalysts // Beilstein Journal of Nanotechnology. -2014.-Vol. 5.-P. 44-67.

6. Kregar A., Kravos A., Katrasnik T. Methodology for Evaluation of Contributions of Ostwald Ripening and Particle Agglomeration to Growth of Catalyst Particles in PEM Fuel Cells // Fuel Cells. - 2020. - Vol. 20. - № 4. - P. 487-498.

7. Das B., Das S., Tewary S., Bose S., Ghosh S., Ghoshи A. Graphene Nano Sheets for the Fuel Cell Applications // Advances in Nanosheets. - Open access peer-reviewed chapter. - 2023.

8. Huda M., Kawahara T., Park J.-H., Kawasumi M., Matsuo Y. SingleWalled Carbon Nanotubes Supported Pt Electrocatalyst as a Cathode Catalyst of a Single Fuel Cell with High Durability against Start-up/Shut-down Potential Cycling // ACS Applied Energy Materials. - 2023. - Vol. 6. - № 24. - P. 1222612236.

9. Pushkareva I.V., Pushkarev A.S., Kalinichenko V.N., Chumakov R.G., Soloviev M.A., Liang Y., Millet P., Grigoriev S.A. Reduced Graphene Oxide-Supported Pt-Based Catalysts for PEM Fuel Cells with Enhanced Activity and Stability // Catalysts. - 2021. - Vol. 11. - № 2. - P. 256.

10. Islam J., Kim S.-K., Lee E., Park G.-G. Durability enhancement of a Pt/C electrocatalyst using silica-coated carbon nanofiber as a corrosion-resistant support // International Journal of Hydrogen Energy. - 2019. - Vol. 44. - № 8. - P. 4177-4187.

11. Wu S., Liu J., Liang D., Sun H., Ye Y., Tian Z., Liang C. Photo-excited in situ loading of Pt clusters onto rGO immobilized SnO2 with excellent catalytic performance toward methanol oxidation // Nano Energy. - 2016. - Vol. 26.-P. 699-707.

12. Grigoriev A.S., Kostin V.I., Grigoriev A.S. Power Facilities on the Basis of Renewable Energy Resources and Electrochemical Systems with Hydrogen Store // European Journal of Technology and Design. - 2013. - Vol. 1. -№ 1.-P. 28-34.

13. АСТРА / ИнЭнерджи [Электронный ресурс]. URL: https://inenergy.ru/astra_ (дата обращения 30.10.2025).

14. Янкевич Ю.И., Веркин Ю.В. Состояние и перспективы развития летательных микроаппаратов //Искусственный Интеллект. - 2001. - T. 3. - C. 686-691.

15. Безбородов А.В., Андреев В.А., Паскарь И.Н.. Применение топливных элементов в энергетике // Энергетика и энергоснабжение: теория и практика - 2017. - С.1-14.

16. Li J., Yu T. Sensors Integrated Control of PEMFC Gas Supply System Based on Large-Scale Deep Reinforcement Learning // Sensors. - 2021. - Т. 21. -№2.-P. 349.

17. Галлямов M.O., Хохлов А.Р., Топливные Элементы С Полимерной Мембраной: Материалы К Курсу По Основам Топливных Элементов. -М.: Физический факультет МГУ, 2014. - 72с.

18. O'Hayre R.P, Cha S.W., Colella W.G., Prinz F.B. Fuel Cell Fundamentels.:Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2014

19. Yang Y., Zhou X., Li B., Zhang C. Recent progress of the gas diffusion layer in proton exchange membrane fuel cells: Material and structure designs of microporous layer // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46. - № 5. - P. 4259-4282.

20. Zhang J. Wang B., Jin J., Yang S., Li G. A review of the microporous layer in proton exchange membrane fuel cells: Materials and structural designs based on water transport mechanism // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2022. - Vol. 156.-P. 111998.

21. Карпова С.С., Компан М.Е., Максимова А.И., Мошников В.А., Сапурина Ю.И., Спивак Ю.М., Теруков Е.И., Терукова Е.Е., Титков А.Н., Томасов А.А., Шилова О.А., Шишов М.А. Основы водородной энергетики /под ред. В.А. Мошникова и Е.И. Терукова/ СПб. Изд. СПбГТЭУ "ЛЭТИ". -2011.-288с.

22. Liu Y.-R. Chen Y.-Y., ZhuangQ., Li G. Recent advances in MOFs-based proton exchange membranes // Coordination Chemistry Reviews. - 2022. -Vol. 471.-P. 214740.

23. Santacesaria E., Galli C., Carra S. Kinetics of hexachloroplatinic acid reduction // Reaction Kinetics and Catalysis Letters. - 1977. - Vol. 7. - № 3. - P. 361-366.

24. Esmaeilifar A., Rowshanzamir S., Eikani M.H., Ghazanfari E. Synthesis methods of low-Pt-loading electrocatalysts for proton exchange membrane fuel cell systems // Energy. - 2010. - Vol. 35. - № 9. - P. 3941-3957.

25. Zhang J. PEM fuel cell electrocatalysts and catalyst layers: Fundamentals and applications.:Springer. - 2008. - P.1137.

26. Teranishi T., Hosoe M., Tanaka T., and Miyake M. Size control of monodispersed Pt nanoparticles and their 2D organization by electrophoretic deposition // Journal of Physical Chemistry B. - 1999 - vol. 103. -№ 19. - P. 3818-3827.

27. Zhang Y., Erkey C. Preparation of supported metallic nanoparticles using supercritical fluids: A review // J. of Supercritical Fluids. - 2006. - vol. 38. -P. 252-267.

28. Смирнова Н.В., Куриганова А.Б. Электрохимическое разрушение платины - новый путь синтеза наноразмерных Pt/C катализаторов для низкотемпературных топливных элементо // Инженерный вестник Дона. -2011.-C. 310-314.

29. Serp P., Corrias M., Kalck P. Carbon nanotubes and nanofibers in catalysis // Applied Catalysis A: General. -2009. - Vol. 253. -№ 2. - P. 337-358.

30. Ghosh S., Das S., Mosquera M.E.G. Conducting Polymer-Based Nanohybrids for Fuel Cell Application // Polymers. - 2020. - Vol. 12. - № 12.-P. 2993.

31. Kocher K., Hacker V. Polyaniline/Platinum Composite Cathode Catalysts Towards Durable Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells // ChemistryOpen. - 2020. - Vol. 9. - № 11. - P. 1109-1112.

32. Yuan X., Ding X.-L., Wang C.-Y., Ma Z.-F. Use of polypyrrole in catalysts for low temperature fuel cells // Energy and Environmental Science. -2013.-Vol. 6.-№4.-P. 1105.

33. Wang Y.-J., Wilkinson D.P., Zhang J. Noncarbon Support Materials for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Electrocatalysts // Chemical Reviews. -2011.-Vol. 111.-№ 12.-P. 7625-7651.

34. Ivanova N.A., Spasov D.D., Grigoriev S.A., Kamyshinsky R.A., Peters G.S., Mensharapov R.M., Seregina E.A., Millet P., Fateev V.N. On the influence of methanol addition on the performances of PEM fuel cells operated at subzero temperatures // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46.-№34.-P. 18116-18127.

35. Ren P., Pei P., Li Y., Wu Z., Chen D., S. Huang. Degradation mechanisms of proton exchange membrane fuel cell under typical automotive operating conditions // Progress in Energy and Combustion Science. - 2020. - Vol. 80.-P. 100859.

36. Urchaga P., Kadyk T., Rinaldo S.G., Pistono A.O., Hu J., Lee W., Richards C., Eikerling M.H., Rice C.A. Catalyst Degradation in Fuel Cell Electrodes: Accelerated Stress Tests and Model-based Analysis // Electrochimica Acta. - 2015. - Vol. 176. - P. 1500-1510.

37. Fan L., Zhao J., Luo X., Tu Z. Comparison of the performance and degradation mechanism of PEMFC with Pt/C and Pt black catalyst // International Journal of Hydrogen Energy. - 2022. - Vol. 47. - № 8. - P. 5418-5428.

38. Ettingshausen F., Kleemann J., Marcu A., Toth G., Fuess H., Roth C. Dissolution and Migration of Platinum in PEMFCs Investigated for Start/Stop Cycling and High Potential Degradation // Fuel Cells. - 2011. - Vol. 11. - № 2. -P. 238-245.

39. Okonkwo P.C., Ige O.O., Barhoumi El M., Uzoma P.C., Emori W., Benamor A., Abdullah A.M. Platinum degradation mechanisms in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) system: A review // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46. - № 29. - P. 15850-15865.

40. Shao-Horn Y., Ferreira P., la O' G.J., Morgan D., Gasteiger H.A., Makharia R. Coarsening of Pt Nanoparticles in Proton Exchange Membrane Fuel Cells upon Potential Cycling // ECS Transactions. - 2006. - T. 1. - № 8. - P. 185195.

41. Shaari N., Kamarudin S.K. Graphene in electrocatalyst and proton conductiong membrane in fuel cell applications: An overview // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2017. - Vol. 69. - P. 862-870.

42. Michalkiewicz S., Skorupa A., Jakubczyk M. Carbon Materials in Electroanalysis of Preservatives: A Review // Materials. - 2021. - Vol. 14. - № 24. -P. 7630.

43. Lagarteira T., Delgado S., Fernandes C., Azenha C., Mateos-Pedrero C., Mendes A. The role of Pt loading on reduced graphene oxide support in the polyol synthesis of catalysts for oxygen reduction reaction // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020. - Vol. 4. - № 40. - P. 20594-20604.

44. Choi S.M., Seo M.H., Kim H.J., Kim W.B. Synthesis of surface-functionalized graphene nanosheets with high Pt-loadings and their applications to methanol electrooxidation // Carbon. - 2011. - Vol. 49. - № 3. - P. 904-909.

45. Tran T., Song M.Y., Kang T.-H., Samdani J., Park H.-Y., Kim H., Jhung S.H., Yu J.-S. Iron Phosphide Incorporated into Iron-Treated Heteroatoms-Doped Porous Bio-Carbon as Efficient Electrocatalyst for the Oxygen Reduction Reaction // ChemElectroChem. - 2018. - Vol. 5. - № 14. - P. 1944-1953.

46. Lee F.C., Ismail M.S., Zhang K., Ingham D.B., Aldakheel F., Hughes K.J., Ma L., El-Kharouf A., Pourkashanian M. Optimisation and characterisation of graphene-based microporous layers for polymer electrolyte membrane fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2024. - Vol. 51. - P. 1311-1325.

47. Chen J., Bailey J.J., Britnell L., Perez-Page M., Sahoo M., Zhang Z., Strudwick A., Hack J., Guo Z., Ji Z., Martin P., Brett D.J.L., Shearing P.R., Holmes S.M. The performance and durability of high-temperature proton exchange membrane fuel cells enhanced by single-layer graphene // Nano Energy. - 2022. -Vol. 93.-P. 106829.

48. Tanuma T., Kawamoto M., Kinoshita S. Effect of Properties of Hydrophilic Microporous Layer (MPL) on PEFC Performance // Journal of The Electrochemical Society. - 2017. - Vol. 164. - № 6. - P. F499-F503.

49. Ozden A. Shahgaldi S., Zhao J., Li X., Hamdullahpur F. Assessment of graphene as an alternative microporous layer material for proton exchange membrane fuel cells // Fuel. - 2018. - Vol. 215. - P. 726-734.

50. Fang X.-Y., Yu X.-X., Zheng H.-M., Jin H.-B., Wang L., Cao M.-S. Temperature- and thickness-dependent electrical conductivity of few-layer graphene and graphene nanosheets // Physics Letters A. - 2015. - Vol. 379. - № 37.-P. 2245-2251.

51. Lagarteira T., Delgado S., Garcia G.P., Ortiz A., Mendes A. Oxygen reduction stability of graphene-supported electrocatalyst: Electrochemical and

morphological evidences // International Journal of Hydrogen Energy. - 2023. -Vol. 48. - № 54. - P. 20901-20913.

52. Da§ E., Gursel S.A., Yurtcan A.B. Pt-alloy decorated graphene as an efficient electrocatalyst for PEM fuel cell reactions // The Journal of Supercritical Fluids. - 2020. - Vol. 165. - P. 104962.

53. Liu Y., Li Z., Xu S., Xie Y., Ye Y., Zou X., Lin S. Synthesis of Pt-Ni (trace)/GNs composite and its bi-functional electrocatalytic properties for MOR and ORR // Journal of Colloid and Interface Science. - 2019. - Vol. 554. - P. 640649.

54. Huo L., Liu B., Zhang G., Si R., Liu J., Zhang J. 2D Layered non-precious metal mesoporous electrocatalysts for enhanced oxygen reduction reaction // Journal of Materials Chemistry A. - 2017. - Vol. 5. - № 10. - P. 48684878.

55. Da§ E., Gursel S.A., Yurtcan A.B. Simultaneously deposited Pt-alloy nanoparticles over graphene nanoplatelets via supercritical carbon dioxide deposition for PEM fuel cells // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 874.-P. 159919.

56. Boyaci San F.G., Dursun S., Yazici M.S. PtCo on continuous-phase graphehe as PEM fuel cell catalyst // International Journal of Energy Research. -2021. - Vol. 45. - № 2. - P. 1673-1684.

57. Dursun S., Akay R.G., Yazici M.S. CVD graphene supported cobalt (II) phthalocyanine as cathode electrocatalyst for PEM fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020. - Vol. 45. - № 60. - P. 34837-34844.

58. Chen D., Feng H., Li J. Graphene Oxide: Preparation, Functionalization, and Electrochemical Applications // Chemical Reviews. - 2012. -Vol. 112.-№ 11.-P. 6027-6053.

59. Hummers W.S., Offeman R.E. Preparation of Graphitic Oxide // Journal of the American Chemical Society. - 1958. - Vol. 80. - № 6. - P. 13391339.

60. Marcano D.C., Kosynkin D.V., Berlin J.M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Alemany L.B., Lu W., Tour J.M. Improved Synthesis of Graphene Oxide // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4. - № 8. - P. 4806-4814.

61. Samanci M., Yurtcan A.B. Chemically and thermally reduced graphene oxide supported Pt catalysts prepared by supercritical deposition // International Journal of Hydrogen Energy. - 2022. - Vol. 47. - № 45. - P. 1966919689.

62. Romero A., Lavin-Lopez M.P., Sanchez-Silva L., Valverde J.L., Paton-Carrero A. Comparative study of different scalable routes to synthesize graphene oxide and reduced graphene oxide // Materials Chemistry and Physics. -2018.-Vol. 203.-P. 284-292.

63. Oubraham A., Ion-Ebrasu D., Vasut F., Soare A., Sorlei I.-S., Marinoiu A. Platinum-Functionalized Graphene Oxide: One-Pot Synthesis and Application as an Electrocatalyst // Materials. - 2023. - Vol. 16. - № 5. - P. 1897.

64. Moradizadeh L., Yazdanpanah P., Karimi G., Paydar M.H. Investigating the role of graphite and reduced graphene oxide in the fabrication of microporous layers for proton exchange membrane fuel cells // Journal of Materials Science. - 2023. - Vol. 58. № 31. - P. 12706-12723.

65. Choi W., Lahiri I., Seelaboyina R., Kang Y.S. Synthesis of Graphene and Its Applications: A Review // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 2010.-Т. 35.-№ 1.-P. 52-71.

66. Marinoiu A., Carcadea E., Sacca A., Carbone A., Sisu C., Dogaru A., Raceanu M., Varlam M. One-step synthesis of graphene supported platinum nanoparticles as electrocatalyst for PEM fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46. - № 22. - P. 12242-12253.

67. Fu X., Wang J., Peng. F., Wang Y., Hu S., Zhang R., Liu Q. A hybrid PEMFC/supercapacitor device with high energy and power densities based on reduced graphene oxide/Nafion/Pt electrode // International Journal of Hydrogen Energy. - 2023. - Vol. 48. - № 42. - P. 16072-16082.

68. Lazar O.-A., Marinoiu A., Raceanu M., Pantazi A., Mihai G., Varlam M., Enachescu M. Reduced Graphene Oxide Decorated with Dispersed Gold Nanoparticles: Preparation, Characterization and Electrochemical Evaluation for Oxygen Reduction Reaction // Energies. - 2020. - Vol. 13. - № 17. - P. 4307.

69. §anli I.L., Bayram V., Ghobadi S., Duzen N., Gursel S.A. Engineered catalyst layer design with graphene-carbon black hybrid supports for enhanced platinum utilization in PEM fuel cell // International Journal of Hydrogen Energy. - 2017. - Vol. 42. - № 2. - P. 1085-1092.

70. Danafar F., Fakhru'l-Razi A., Mohd Amran M.S., Dayang Radiah A.B. Fluidized bed catalytic chemical vapor deposition synthesis of carbon nanotubes - A review // Chemical Engineering Journal. - 2009. - Vol. 155. - № 1-2.-P. 37-48.

71. Esteves L.M., Oliveira H.A., Passos F.B. Carbon nanotubes as catalyst support in chemical vapor deposition reaction: A review // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2018. - Vol. 65. - P. 1-12.

72. Devrim Y., Arica E.D. Multi-walled carbon nanotubes decorated by platinum catalyst for high temperature PEM fuel cell // International Journal of Hydrogen Energy. - 2019. - Vol. 44. - № 34. - P. 18951-18966.

73. Pajootan E., Omanovic S., Coulombe S. Controllable dry synthesis of binder-free nanostructured platinum electrocatalysts supported on multi-walled carbon nanotubes and their performance in the oxygen reduction reaction // Chemical Engineering Journal. - 2021. - Vol. 426. - P. 131706.

74. Kim T., Kwon Y., Kwon S., Seo J.G. Substrate Effect of Platinum-Decorated Carbon on Enhanced Hydrogen Oxidation in PEMFC // ACS Omega. -2020. - Vol. 5. - № 41. - P. 26902-26907.

75. Marbaniang P., Ingavale S., Karuppanan P., Swami A., Kakade B. Rationale approach of nitrogen doping at defect sites of multiwalled carbon nanotubes: A strategy for oxygen reduction electrocatalysis // International Journal of Hydrogen Energy. -2021. - Vol. 46. -№ 17. - P. 10268-10280.

76. Li B., Wang J., Yuan Y., Ariga H., Takakusagi S., Asakura K. Carbon Nanotube-Supported RuFe Bimetallic Nanoparticles as Efficient and Robust Catalysts for Aqueous-Phase Selective Hydrogenolysis of Glycerol to Glycols // ACS Catalysis.-2011.-Vol. 1.-№ 11.-P. 1521-1528.

77. Haque M.A., Sulong A.B., Majl E.H. Oxygen reduction reaction behaviours of carbon nanotubes supporting Pt catalyst for proton exchange membrane fuel cell // Malaysian Journal of Analytical Sciences. - 2019. - Vol. 23. -№ 1.-P. 147-154.

78. Rajathi M.P., Berchmans S. Electrochemically activated platinum nanoparticles trapped by carbon nanotubes for methanol oxidation reaction // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2023. - Vol. 940. - P. 117492.

79. Yao Y., Izumi R., Tsuda T., Oshima Y., Imanishi A., Oda N., Kuwabata S. Platinum and PtNi Nanoparticle-Supported Multiwalled Carbon Nanotube Electrocatalysts Prepared by One-Pot Pyrolytic Synthesis with an Ionic Liquid // ACS Applied Energy Materials. - 2019. - Vol. 2. - № 7. - P. 4865-4872.

80. Gribov E.N., Kuznetsov A.N., Golovin V.A., Krasnikov D.V., Kuznetsov V.L. Effect of modification of multi-walled carbon nanotubes with nitrogen-containing polymers on the electrochemical performance of Pt/CNT catalysts in PEMFC // Materials for Renewable and Sustainable Energy. - 2019. -Vol. 8. - № 1.-P. 7.

81. Devrim Y., Arica E.D. Investigation of the effect of graphitized carbon nanotube catalyst support for high temperature PEM fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020. - Vol. 45. - № 5. - P. 36093617.

82. Kanninen P., Eriksson B., Davodi F., Melands0 Buan M.E., Sorsa O., Kallio T., Lindstrom R.W. Carbon corrosion properties and performance of multi-walled carbon nanotube support with and without nitrogen-functionalization in fuel cell electrodes // Electrochimica Acta. - 2020. - Vol. 332. - P. 135384.

83. Kim J., Kim H., Song H., Kim D., Kim G.H., Im D., Jeong Y., Park T. Carbon nanotube sheet as a microporous layer for proton exchange membrane fuel cells // Energy. - 2021. - Vol. 227. - P. 120459.

84. Zhang X.-F., Liu Y.-T., Song H., Yao T.-T., Liu Q., Wu G.-P. Singlewalled carbon nanotube interlayer modified gas diffusion layers to boost the cell performance of self-humidifying proton exchange membrane fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2023. - Vol. 48. - № 79. - P. 3089930908.

85. Xi J., Meng K., Li Y., Wang M., Liao Q., Wei Z., Shao M., Wang J. Performance improvement of ultra-low Pt proton exchange membrane fuel cell by catalyst layer structure optimization // Chinese Journal of Chemical Engineering. -2022.-Vol. 41.-P. 473-479.

86. Lee J.H., Kim H.-S., Yun E.-T., Ham S.-Y., Park J.-H., Ahn C.H., Lee S.H., Park H.-D. Vertically Aligned Carbon Nanotube Membranes: Water Purification and Beyond // Membranes. - 2020. - T. 10. - № 10. - P. 273.

87. Zanin H., May P.W., Harniman R.L., Risbridger T., Corat E.J., Fermin D.J. High surface area diamond-like carbon electrodes grown on vertically aligned carbon nanotubes // Carbon. - 2015. - Vol. 82. - P. 288-296.

88. Kudinova E.S., Vorobyeva E.A., Ivanova N.A., Tishkin V.V., Alekseeva O.K. A Magnetron Sputtering Method for the Application of the Ni Catalyst for the Synthesis Process of Carbon Nanotube Arrays // Nanobiotechnology Reports. - 2020. - Vol. 15. - № 11-12. - P. 715-722.

89. Murata S., M. Imanishi, S. Hasegawa, R. Namba Vertically aligned carbon nanotube electrodes for high current density operating proton exchange membrane fuel cells // Journal of Power Sources. - 2014. - T. 253. - P. 104-113.

90. Ageev O.A., Blinov Yu.F., Il'ina M.V., Il'in O.I., Smirnov V.A., Tsukanova O.G. Study of adhesion of vertically aligned carbon nanotubes to a substrate by atomic-force microscopy // Physics of the Solid State. 2016. - Vol. 58. -№ 2. - P. 309-314.

91. Meng Q.H., Hao C., Yan B., Yang B., Liu J., Shen P.K., Tian Z.Q. High-performance proton exchange membrane fuel cell with ultra-low loading Pt on vertically aligned carbon nanotubes as integrated catalyst layer // Journal of Energy Chemistry. - 2022. - Vol. 71. - P. 497-506.

92. Meng X., Deng X., Zhou L., Hu B., Tan W., Zhou W., Liu M., Shao Z. A Highly Ordered Hydrophilic-Hydrophobic Janus Bi-Functional Layer with Ultralow Pt Loading and Fast Gas/Water Transport for Fuel Cells // Energy and Environmental Materials. - 2021. - Vol. 4. - № 1. - P. 126-133.

93. Lu C., Shi F., Jin J., Peng X. Study on the Properties of Vertical Carbon Nanotube Films Grown on Stainless Steel Bipolar Plates // Materials. -2019. - Vol. 12. - № 6. - P. 899.

94. Fontana M., Ramos R., Morin A., Dijon J. Direct growth of carbon nanotubes forests on carbon fibers to replace microporous layers in proton exchange membrane fuel cells // Carbon. - 2021. - Vol. 172. - P. 762-771.

95. Dogan D.C., Cho S., Hwang S.-M., Kim Y.-M., Guim H., Yang T.-H., Park S.-H., Park G.-G., Yim S.-D. Highly Durable Supportless Pt Hollow Spheres Designed for Enhanced Oxygen Transport in Cathode Catalyst Layers of Proton Exchange Membrane Fuel Cells // ACS Applied Materials and Interfaces. - 2016. -Vol. 8.-№41.-P. 27730-27739.

96. Shu C., Tan Q., Deng C., Du W., Gan Z., Liu Y., Fan C., Jin H., Tang W., Yang X., Yang X., Wu Y. Hierarchically mesoporous carbon spheres coated with a single atomic Fe-N-C layer for balancing activity and mass transfer in fuel cells // Carbon Energy. - 2022. - Vol. 4. - № 1. - P. 1-11.

97. Mashindi V., Mente P., Mpofu N., Phaahlamohlaka T.N., Makgae O., Kirkland A.I., Forbes R., Ozoemena K.I., Levecque P.B., Coville N.J. Platinum supported on pristine and nitrogen-doped bowl-like broken hollow carbon spheres as oxygen reduction reaction catalysts // Journal of Applied Electrochemistry. -2021.-Vol. 51. - № 7. - P. 991-1008.

98. Wang Y., Tan G., Yi Q., Fang C., Yi R. N-Doped Hollow Carbon Sphere and Polyhedral Carbon Composite Supported Pt/Fe Nanoparticles as

Highly Efficient Cathodic Catalysts of Proton-Exchange Membrane Fuel Cells // ACS Applied Energy Materials. - 2023. - Vol. 6. - № 3. - P. 1228-1238.

99. Panickar R., Sobhan C.B., Chakravorti S. Chemical vapor deposition synthesis of carbon spheres: effects of temperature and hydrogen // Vacuum. -2020.-Vol. 172.-P. 109108.

100. Kizilduman B.K., Turhan Y., Dogan M. Mesoporous carbon spheres produced by hydrothermal carbonization from rice husk: Optimization, characterization and hydrogen storage // Advanced Powder Technology. - 2021. -Vol. 32. - № 11. - P. 4222-4234.

101. Xu M., Yu Q., Liu Z., Lv J., Lian S., Hu B., Mai L., Zhou L. Tailoring porous carbon spheres for supercapacitors // Nanoscale. - 2018. - Vol. 10. - № 46. -P. 21604-21616.

102. Yu S., Dong X., Zhao P., Luo Z., Sun Z., Yang X., Li Q., Wang L., Zhang Y., Zhou H. Decoupled temperature and pressure hydrothermal synthesis of carbon sub-micron spheres from cellulose // Nature Communications. - 2022. -Vol. 13.-№ 1.-P. 3616.

103. Mao H., Chen X., Huang R., Chen M., Yang R., Lan P., Zhou M., Zhang F., Yang Y., Zhou X. Fast preparation of carbon spheres from enzymatic hydrolysis lignin: Effects of hydrothermal carbonization conditions // Scientific Reports. - 2018. - Vol. 8. - № 1. - P. 9501.

104. Yu Q., Xu J., Wu C., Zhang J., Guan L. MnO2 Nanofilms on Nitrogen-Doped Hollow Graphene Spheres as a High-Performance Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2016. -Vol. 8. - № 51. - P. 35264-35269.

105. Navas D., Fuentes S., Castro-Alvarez A., Chavez-Angel E. Review on sol-gel synthesis of perovskite and oxide nanomaterials // Gels. - 2021. - Vol. 7. -№4.-P. 275.

106. Karimi Estahbanati M.R., Feilizadeh M., Shokrollahi Yancheshmeh M., Iliuta M.C. Effects of Carbon Nanotube and Carbon Sphere Templates in TiO

2 Composites for Photocatalytic Hydrogen Production // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2019. - Vol. 58. - № 8. - P. 2770-2783.

107. Alwin S., Shajan S.X. Aerogels: promising nanostructured materials for energy conversion and storage applications // Materials for Renewable and Sustainable Energy. - 2020. - Vol. 9. - № 2. - P. 7.

108. Oner E., Ozturk A., Yurtcan A.B. Utilization of the graphene aerogel as PEM fuel cell catalyst support: Effect of polypyrrole (PPy) and polydimethylsiloxane (PDMS) addition // International Journal of Hydrogen Energy. - 2020. - Vol. 45. - № 60. - P. 34818-34836.

109. Bokov D., Turki Jalil A., Chupradit S., Suksatan W., Javed Ansari M., Shewael I.H., Valiev G.H., Kianfar E. Nanomaterial by sol-gel method: synthesis and application // Advances in Materials Science and Engineering. - 2021. - Vol. 2021.-P. 1-21.

110. Ebisike K., Okoronkwo A.E., Alaneme K.K. Synthesis and characterization of Chitosan-silica hybrid aerogel using sol-gel method // Journal of King Saud University - Science. - 2020. - Vol. 32. - № 1. - P. 550-554.

111. Ozouf G., Cognard G., Maillard F., Chatenet M., Guetaz L., Heitzmann M., Jacques P.A., Beauger C. Sb-doped SnO2 aerogels based catalysts for proton exchange membrane fuel cells: Pt deposition routes, electrocatalytic activity and durability // Journal of The Electrochemical Society. - 2018. - T. 165. -№ 6. - P. F3036.

112. Shen M., Qi J., Gao K., Duan C., Liu J., Liu Q., Yang H., Ni Y. Chemical vapor deposition strategy for inserting atomic FeN4 sites into 3D porous honeycomb carbon aerogels as oxygen reduction reaction catalysts in highperformance Zn-air batteries // Chemical Engineering Journal. - 2023. - Vol. 464. -P. 142719.

113. Shaari N., Kamarudin S.K. Current status, opportunities, and challenges in fuel cell catalytic application of aerogels // International Journal of Energy Research. - 2019. - Vol. 43. - № 7. - P. 2447-2467.

114. Wang Y., Larsen M.J., Rojas S., Sougrati M.-T., Jaouen F., Ferrer P., Gianolio D., Berthon-Fabry S. Influence of the synthesis parameters on the proton exchange membrane fuel cells performance of Fe-N-C aerogel catalysts // Journal of Power Sources. - 2021. - T. 514. - P. 230561.

115. Gu K.,Kim E.J., Sharma S.K., SharmaP.R., Bliznakov S., Hsiao B.S., Rafailovich M.H. Mesoporous carbon aerogel with tunable porosity as the catalyst support for enhanced proton-exchange membrane fuel cell performance // Materials Today Energy. - 2021. - Vol. 19. - P. 100560.

116. Pasatoa C.D., Lawa A., Parka J., Kima M., Jin P. The Synthesis of High Surface Area Carbon Aerogels // Journal of Undergraduate Chemical Engineering Research. - 2020.

117. Kagkoura A., Tagmatarchis N. Carbon nanohorn-based electrocatalysts for energy conversion // Nanomaterials. - 2020. - Vol. 10. - № 7. -P. 1407.

118. Kausar A. Polymer/carbon nanocoil nanocomposite: status and future directions // Polymer-Plastics Technology and Materials. - 2021. - Vol. 60. - № 8. -P. 816-829.

119. Yeon J.H., Park S.J., Choi I., Choi M. Generation of carbon nano-onions by laser irradiation of gaseous hydrocarbons for high durability catalyst support in proton exchange membrane fuel cells // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2019. - Vol. 80. - P. 65-73.

120. Yeon J.H., Choi J., Jang S., Choi M. Hydrophilicity control of laser-induced amorphous carbon-encapsulated carbon nano-onions and their application to proton exchange membrane fuel cells under low humidity // Carbon. - 2021. -Vol. 184.-P. 910-922.

121. Wu J., Sun Y.-M., Wu Z., Li X., Wang N., Tao K., Wang G.P. Carbon Nanocoil-Based Fast-Response and Flexible Humidity Sensor for Multifunctional Applications // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - Vol. 11. - № 4. - P. 4242-4251.

122. Zuo X., Zhao Y., Zhang H., Huang H., Zhou C., Cong T., Muhammad J., Yang X., Zhang Y., Fan Z., Pan L. Surface modification of helical carbon nanocoil (CNC) with N-doped and Co-anchored carbon layer for efficient microwave absorption // Journal of Colloid and Interface Science. - 2022. - Vol. 608.-P. 1894-1906.

123. Ma L., Bi Z., Zhang W., Zhang Z., Xiao Y., Niu H., Huang Y. Synthesis of a Three-Dimensional Interconnected Oxygen-, Boron-, Nitrogen-, and Phosphorus Tetratomic-Doped Porous Carbon Network as Electrode Material for the Construction of a Superior Flexible Supercapacitor // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2020. - Vol. 12. - № 41. - P. 46170-46180.

124. Wang Y., Luo S., Chen M., Wu L. Uniformly Confined Germanium Quantum Dots in 3D Ordered Porous Carbon Framework for High-Performance Li-ion Battery // Advanced Functional Materials. - 2020. - Vol. 30. - № 16. - P. 2000373.

125. Valdés-Madrigal M.A., Montejo-Alvaro F., Montejo-Alvaro F., Cernas-Ruiz A.S., Rojas-Chavez H., Roman-Doval R., Cruz-Martinez H., Medina D.I. Role of Defect Engineering and Surface Functionalization in the Design of Carbon Nanotube-Based Nitrogen Oxide Sensors // International Journal of Molecular Sciences. - 2021. - Vol. 22. - № 23. - P. 12968.

126. Zheng J.-S., Zhang X.-S., Li P., Zhu J., Zhou X.-G., Yuan W.-K. Effect of carbon nanofiber microstructure on oxygen reduction activity of supported palladium electrocatalyst // Electrochemistry Communications. - 2007. -Vol. 9.-№5.-P. 895-900.

127. Lavagna L., Nistico R., Musso S., Pavese M. Functionalization as a way to enhance dispersion of carbon nanotubes in matrices: a review // Materials Today Chemistry. - 2021. - Vol. 20. - P. 100477.

128. Balasubramanian K., Burghard M. Chemically Functionalized Carbon Nanotubes // Small. - 2005. - Vol. 1. - № 2. - P. 180-192.

129. Samad S., Loh K.S., Wong W.Y., Lee T.K., Sunarso J., Chong S.T., Wan Daud W.R. Carbon and non-carbon support materials for platinum-based

catalysts in fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2018. - Vol. 43.-№ 16.-P. 7823-7854.

130. Meng L., Fu C., Lu Q. Advanced technology for functionalization of carbon nanotubes // Progress in Natural Science. - 2009. - Vol. 19. - № 7. - P. 801-810.

131. Kotagiri N., Kim J.-W. Stealth nanotubes: strategies of shielding carbon nanotubes to evade opsonization and improve biodistribution // International Journal of Nanomedicine. - 2014. Vol. 9. - P. 85.

132. Hernández-Fernández P., Montiel M., Ocón P., Gómez de la Fuente J.L., García-Rodríguez S., Rojas S., Fierro J.L.G. Functionalization of multi-walled carbon nanotubes and application as supports for electrocatalysts in protonexchange membrane fuel cell // Applied Catalysis B: Environmental. - 2010. -Vol. 99.-№ 1-2.-P. 343-352.

133. Chen S., Wei Z., Guo L., Ding W., Dong L., Shen P., Qia X., Lia L. Enhanced dispersion and durability of Pt nanoparticles on a thiolated CNT support // Chemical Communications. - 2011. - Vol. 47. - № 39. - P. 10984.

134. Ortiz-Herrera J.C., Cruz-Martínez H., Solorza-Feria O., Medina D.I. Recent progress in carbon nanotubes support materials for Pt-based cathode catalysts in PEM fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. - 2022. -Vol. 47. - № 70. - P. 30213-30224.

135. Shaheen Shah S., Abu Nayem S.M., Sultana N., Saleh Ahammad A.J., Abdul Aziz Md. Preparation of Sulfur-doped Carbon for Supercapacitor Applications: A Review // ChemSusChem. - 2022. - Vol. 15. - № 1. - P. e202101282.

136. Oztürk A., Bayrak5eken Yurtcan A. Raw and pyrolyzed (with and without melamine) graphene nanoplatelets with different surface areas as PEM fuel cell catalyst supports // Carbon Letters. - 2021. - Vol. 31. - № 6. - P. 1191-1214.

137. Shirzadi Jahromi H., Saxena S., Sridhar S., Ghantasala M.K., Guda R., Rozhkova E.A. Development of Nickel-ZIF-8 Doped Nitrogen Reduced Graphene Oxide Catalytic Materials for PEM Fuel Cell // Conference proceedings

«International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE)». -2023. - Vol. 7. - P. V007T08A045.

138. Bhaskaran R., Chetty R. One-Pot Room Temperature Synthesis of Nitrogen-Doped Graphene and Its Application as Catalyst Support for ORR in PEMFCs // ACS Applied Energy Materials. - 2024. - Vol. 7. - № 2. - P. 390-402.

139. Lin Y.-J., Tsai J.-E., Huang C.-C., Chen Y.-S., Li Y.-Y. Highly Porous Iron-Doped Nitrogen-Carbon Framework on Reduced Graphene Oxide as an Excellent Oxygen Reduction Catalyst for Proton-Exchange Membrane Fuel Cells // ACS Applied Energy Materials. - 2022. - Vol. 5. - № 2. - P. 1822-1832.

140. Nair A.S., Jafri R.I. A facile one-step microwave synthesis of Pt deposited on N & P co-doped graphene intercalated carbon black - An efficient cathode electrocatalyst for PEM fuel cell // International Journal of Hydrogen Energy. - 2023. - Vol. 48. - № 9. - P. 3653-3664.

141. Han C., Chen Z. Study on the synergism of thermal transport and electrochemical of PEMFC based on N, P co-doped graphene substrate electrode // Energy. - 2021. - Vol. 214. - P. 118808.

142. Peera S.G., Menon R.S., Kumar Das S., Alfantazi A., Karuppasamy K., Liu C., Sahu A.K. Oxygen reduction electrochemistry at F doped carbons: A review on the effect of highly polarized C-F bonding in catalysis and stability of fuel cell catalysts // Coordination Chemistry Reviews. - 2024. - Vol. 500. - P. 215491.

143. Chowdury M.S.K., Cho Y.J., Park S.B., Lee M.H., Park Y. Pt-free graphene oxide-hydrogen membrane fuel cells (GOHMFCs) // Materials Today Chemistry. - 2023. - Vol. 34. - P. 101770.

144. Marinoiu A., Raceanu M., Carcadea E., Varlam M. Nitrogen-Doped Graphene Oxide as Efficient Metal-Free Electrocatalyst in PEM Fuel Cells // Nanomaterials. - 2023. - Vol. 13. - № 7. - P. 1233.

145. Min H., Choi J.-H., Kang H.E., Kim D.-J., Yoon Y.S. Enhanced Durability and Catalytic Performance of Pt-SnO2/Multi-Walled Carbon Nanotube

with Shifted d-Band Center for Proton-Exchange Membrane Fuel Cells // Small Structures. - 2024. - Vol. 5. -№ 3. - P. 2300407.

146. Lu L., Deng H., Zhao Z., Xu B., Sun X. N-doped carbon nanotubes supported Pt nanowire catalysts for proton exchange membrane fuel cells // Journal of Power Sources. - 2022. - Vol. 529. - P. 231229.

147. Mardle P., Ji X., Wu J., Guan S., Dong H., Du S. Thin film electrodes from Pt nanorods supported on aligned N-CNTs for proton exchange membrane fuel cells // Applied Catalysis B: Environmental. - 2020. - Vol. 260. - P. 118031.

148. Roudbari M.N., Ojani R., Raoof J.B. Nitrogen functionalized carbon nanotubes as a support of platinum electrocatalysts for performance improvement of ORR using fuel cell cathodic half-cell // Renewable Energy. - 2020. - Vol. 159. P. 1015-1028.

149. Kothandam G., Singh G., Guan X., Lee J.M., Ramadass K., Joseph S., Benzigar M., Karakoti A., Yi J., Kumar P., Vinu A. Recent Advances in Carbon-Based Electrodes for Energy Storage and Conversion // Advanced Science. - 2023. - Vol. 10. - № 18. - P. 2301045.

150. Choi I., Lee H., Lee K.G., Ahn S.H., Lee S.J., Kim H.-J., Lee H.-N., Kwon O.J. Characterization of self-humidifying ability of SiO2-supported Pt catalyst under low humidity in PEMFC // Applied Catalysis B: Environmental. -2015.-Vol. 168.-P. 220-227.

151. Yang H.N., Lee W.H., Choi B.S., Ko Y.D., Yi S.C., Kim W.J. h gp. Self-humidifying Pt-C/Pt-TiO2 dual-catalyst electrode membrane assembly for proton-exchange membrane fuel cells // Energy. - 2017. - Vol. 120. - P. 12-19.

152. Hou S., Chen R., Zou H., Shu T., Ren J., Li X., Liao S. Highperformance membrane electrode assembly with multi-functional Pt/SnO2-SiO2/C catalyst for proton exchange membrane fuel cell operated under low-humidity conditions // International Journal of Hydrogen Energy. - 2016. - Vol. 41. - № 21. -P. 9197-9203.

153. Ko Y.D., Yang H.N., Zuttel A., Kim S.D., Kim W.J. Membrane electrode assembly fabricated with the combination of Pt/C and hollow shell

structured-Pt-SiO2 @ZrO2 sphere for self-humidifying proton exchange membrane fuel cell // Journal of Power Sources. - 2017. - Vol. 367. - P. 8-16.

154. Spasov D.D., Ivanova N.A., Mensharapov R.M., Zasypkina A.A., Seregina E.A., Grigoriev S.A., Fateev V.N. Nanostructured Pt20/SiO2x/C Electrocatalysts for Water-Balance Stabilization in a Proton Exchange Membrane Fuel Cell // Nanobiotechnology Reports. - 2022. - Vol. 17. - № 3. - P. 320-327.

155. Islam J., Kim S.-K., Kim K.-H., Lee E., Park G.-G. Enhanced durability of Pt/C catalyst by coating carbon black with silica for oxygen reduction reaction // International Journal of Hydrogen Energy. - 2021. - Vol. 46. - № 1. -P.1133-1143.

156. Yin M., Xu J., Li Q., Jensen J.O., Huang Y., Cleemann L.N., Bjerrum N.J., Xing W. Highly active and stable Pt electrocatalysts promoted by antimony-doped SnO2 supports for oxygen reduction reactions // Applied Catalysis B: Environmental. - 2014. - Vol. 144. - P. 112-120.

157. Ignaszak A., Teo C., Ye S., Gyenge E. Pt-SnO2-Pd/C Electrocatalyst with Enhanced Activity and Durability for the Oxygen Reduction Reaction at Low Pt Loading: The Effect of Carbon Support Type and Activation // The Journal of Physical Chemistry C. - 2010. -Vol. 114.-№39.-P. 16488-16504.

158. Xu J., Aili D., Li Q., Pan C., Christensen E., Jensen J.O., Zhang W., Liu G., Wang X., Bjerrum N.J. Antimony doped tin oxide modified carbon nanotubes as catalyst supports for methanol oxidation and oxygen reduction reactions // Journal of Materials Chemistry A. - 2013. - T. 1. - № 34. - P. 9737.

159. Nakazato Y., Kawachino D., Noda Z., Matsuda J., Lyth S.M., Hayashi A. and Sasaki K. PEFC Electrocatalysts Supported on Nb-SnO2 for MEAs with High Activity and Durability: Part I. Application of Different Carbon Fillers // Journal of The Electrochemical Society. - 2018. - Vol. 165. - № 14. - P. F1154-F1163.

160. Spasov D.D., Ivanova N.A., Pushkarev A.S., Pushkareva I.V., Presnyakova N.N., Chumakov R.G., Presnyakov M.Yu., Grigoriev S.A., Fateev V.N. On the influence of composition and structure of carbon-supported Pt-SnO2

hetero-clusters onto their electrocatalytic activity and durability in PEMFC // Catalysts.-2019.-Vol. 9.-№ 10.-P. 803.

161. Mensharapov R.M., Ivanova N.A., Spasov D.D., Kukueva E.V., Zasypkina A.A., Seregina E.A., Grigoriev S.A., Fateev V.N. Carbon-Supported Pt-SnO2 Catalysts for Oxygen Reduction Reaction over a Wide Temperature Range: Rotating Disk Electrode Study // Catalysts. - 2021. - Vol. 11. - № 12. - P. 1469.

162. Ozouf G., Beauger C. Niobium- and antimony-doped tin dioxide aerogels as new catalyst supports for PEM fuel cells // Journal of Materials Science.-2016.-Vol. 51.-№ 11.-P. 5305-5320.

163. Aryafar A., Ekrami-Kakhki M.-S., Naeimi A. Enhanced electrocatalytic activity of Pt-SnO2 nanoparticles supported on natural bentonite-functionalized reduced graphene oxide-extracted chitosan from shrimp wastes for methanol electro-oxidation // Scientific Reports. - 2023. - Vol. 13. - № 1. - P. 3597.

164. Wang H., Zhang K., Qiu J., Wu J., Shao J., Deng Y., Wu Y., Yan L. Photoassisted Reduction Synthesis of Pt@SnO2/Graphene Catalysts with Excellent Activities toward Methanol Oxidation // Energy Fuels. - 2021. - Vol. 35. - № 15. -P. 12516-12526.

165. Navazani Sh., Shokuhfar A., Hassanisadi M., Di Carlo A., Yaghoobi Nia N., Agresti A. A PdPt decorated SnO2-rGO nanohybrid for high-performance resistive sensing of methane // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers.-2019.-Vol. 95.-P. 438-451.

166. Bhangare B., Sinju K.R., Ramgir N.S., Gosavi S., Debnath A.K. Noble metal sensitized SnO2/RGO nanohybrids as chemiresistive E-nose for H2, H2S and NO2 detection // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2022. -Vol. 147.-P. 106706.

167. Wu S., Liu J., Ye Y., Tian Z., Zhu X., Liang C.Oxygen Defects Induce Strongly Coupled Pt/Metal Oxides/rGO Nanocomposites for Methanol Oxidation Reaction // ACS Applied Energy Materials. - 2019. - Vol. 2. - № 8. -P.5577-5583.

168. Xu P., Zhao S., Wang T., Ji W., Chen Z., Au C.-T. A Pt/SnO2/rGO interface more capable of converting ethanol to CO2 in ethanol electro-oxidation: a detailed experimental/DFT study // Journal of Materials Chemistry A. - 2022. -Vol. 10.-№ 18.-PC. 10150-10161.

169. Yuan X., Yue W., Zhang J. Electrochemically exfoliated graphene as high-performance catalyst support to promote electrocatalytic oxidation of methanol on Pt catalysts // Journal of Central South University. - 2020. - Vol. 27. -№9.-P. 2515-2529.

170. Carbon Black - Vulkan XC 72 / Fuel Cell Store [Электронный ресурс]. URL: https://www.fuelcellstore.com/fuel-cell-components/catalyst/vulcan-xc72 (дата обращения 01.11.2025).

171. ELAT LT1400 / Fuel Cell Store [Электронный ресурс]. URL: https://www.fuelcellstore.com/fuel-cell-components/gas-diffusion-layers/carbon-cloth/elat-lt1400 (дата обращения: 01.11.2025).

172. Svetogorov R.D., Dorovatovskii P.V., Lazarenko V.A. Belok/XSA Diffraction Beamline for Studying Crystalline Samples at Kurchatov Synchrotron Radiation Source // Crystal Research and Technology. - 2020. - Vol. 55. - № 5. -P.1900184.

173. Rehr J.J., Kas J.J., Vila F.D., Prange M.P., Jorissen K. Parameter-free calculations of X-ray spectra with FEFF9 // Physical Chemistry Chemical Physics. -2010.-Vol. 12.-№21.-P. 5503-5513.

174. Newville M. IFEFFIT: interactive XAFS analysis and FEFF fitting // Journal of Synchrotron Radiation. - 2001. - Vol. 8. - № 2. - P. 322-324.

175. Eletskii A.V. Carbon nanotubes // Physics-Uspekhi. - 1997. - Vol. 40. -№ 9. - P. 899.

176. Ostroverkh A., V. Johanek, M. Dubau, P. Кй§, I. Khalakhan, B. Smid, R. Fiala, M. Vaclav^ Y. Ostroverkh, V. Matolin Optimization of ionomer-free ultra-low loading Pt catalyst for anode/cathode of PEMFC via magnetron sputtering // International Journal of Hydrogen Energy. - 2019. - Vol. 44. - № 35. -P. 19344-19356.

177. Ivanova N.A., Alekseeva O.K., Fateev V.N., Shapir B.L., Spasov D.D., Nikitin S.M., Presnyakov M.Yu., Kolobylina N.N., Soloviev M.A., Mikhalev A.I., Grigoriev S.A. Activity and durability of electrocatalytic layers with low platinum loading prepared by magnetron sputtering onto gas diffusion electrodes // International Journal of Hydrogen Energy. - 2019. - Vol. 44. - № 56. -P. 29529-29536.

178. Guellati O., Begin D., Antoni F., Moldovan S., Guerioune M., Pham-Huu C., Janowska I. CNTs' array growth using the floating catalyst-CVD method over different substrates and varying hydrogen supply // Materials Science and Engineering: B. - 2018. - Vol. 231. - P. 11-17.

179. Shah K.A., Tali B.A. Synthesis of carbon nanotubes by catalytic chemical vapour deposition: A review on carbon sources, catalysts and substrates // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2016. - Vol. 41. - P. 67-82.

180. Lin J., Yang Y., Zhang H., Su B., Yang Y. Optimization of CNTs growth on TiB2-based composite powders by CVD with Fe as catalyst // Ceramics International. - 2020. - Vol. 46. - № 3. - P. 3837-3843.

181. Koji H., Furuta H., Sekiya K., Nitta N., Harigai T., Hatta A. Increased CNT growth density with an additional thin Ni layer on the Fe/Al catalyst film // Diamond and Related Materials. - 2013. - Vol. 36. - P. 1-7.

182. Lin J., Yang Y., Zhang H., Yang Y., Hu S. Effects of synthesis temperature and Fe catalyst amount on the performance of in situ CNTs/TiB2 composites // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 745. - P. 817-824.

183. Marinoiu A., Raceanu M., Carcadea E., Pantazi A., Mesterca R., Tutunaru O., Nica S., Bala D., Varlam M., Enachescu M. Noble Metal Dispersed on Reduced Graphene Oxide and Its Application in PEM Fuel Cells // Electrocatalysts for Fuel Cells and Hydrogen Evolution: Theory to Design. IntechOpen. -2018.

184. Quinson J., Jensen K.M.0. From platinum atoms in molecules to colloidal nanoparticles: A review on reduction, nucleation and growth mechanisms // Advances in Colloid and Interface Science. - 2020. - Vol. 286. - P. 102300.

185. B0jesen E.D., Iversen B.B. The chemistry of nucleation // CrystEngComm.-2016.- Vol. 18.-№43.-P. 8332-8353.

186. Sakurai S., Nishino H., Futaba D.N., Yasuda S., Yamada T., Maigne A., Matsuo Y., Nakamura E., Yumura M., Hata K. Role of Subsurface Diffusion and Ostwald Ripening in Catalyst Formation for Single-Walled Carbon Nanotube Forest Growth // Journal of the American Chemical Society. - 2012. - Vol. 134. -№4.-P. 2148-2153.

187. Tojo C., Blanco M.C., Lopez-Quintela M.A. Preparation of Nanoparticles in Microemulsions: A Monte Carlo Study of the Influence of the Synthesis Variables // Langmuir. - 1997. - Vol. 13. - № 17. - P. 4527-4534.

188. Tandon P., Rosner D.E. Monte Carlo Simulation of Particle Aggregation and Simultaneous Restructuring // Journal of Colloid and Interface Science. - 1999. - Vol. 213. - № 2. - P. 273-286.

189. Kalinnikov A.A., Grigoriev S.A., Bessarabov D.G., Bouzek K. Two-phase mass transfer in porous transport layers of the electrolysis cell based on a polymer electrolyte membrane: Analysis of the limitations // Electrochimica Acta. -2021.-Vol. 387.-P. 138541.

190. Springer T.E., Zawodzinski T.A., Gottesfeld S. Polymer Electrolyte Fuel Cell Model // Journal of The Electrochemical Society. - 1991. - Vol. 138. -№8.-P. 2334-2342.

191. Murata S., Imanishi M., Hasegawa S., Namba R. Vertically aligned carbon nanotube electrodes for high current density operating proton exchange membrane fuel cells // Journal of Power Sources. - 2014. - Vol. 253. - P. 104-113.

192. Zhang S., Shao Y., Yin G., Lin Y. Self-assembly of Pt nanoparticles on highly graphitized carbon nanotubes as an excellent oxygen-reduction catalyst // Applied Catalysis B: Environmental. - 2011. - Vol. 102. -№ 3-4. - P. 372-377.

193. Zhang W., Chen J., Swiegers G.F., Ma Z.-F., Wallace G.G. Microwave-assisted synthesis of Pt/CNT nanocomposite electrocatalysts for PEM fuel cells // Nanoscale. - 2010. - Vol. 2. - № 2. - P. 282-286.

194. Takenaka S., Miyamoto H., Utsunomiya Y., Matsune H., Kishida M. Catalytic Activity of Highly Durable Pt/CNT Catalysts Covered with Hydrophobic Silica Layers for the Oxygen Reduction Reaction in PEFCs // The Journal of Physical Chemistry C. - 2014. - Vol. 118. - № 2. - P. 774-783.

195. Chinnasa P., Ponhan W., Swatsitang E. Effects of electrodes CdS/CNT/C on performance of PEMFC // Materials Today: Proceedings. - 2019. - Vol. 17. - № 4. - P. 1344-1353.

196. Hussain S., Kongi N., Erikson H., Rahn M., Merisalu M., Matisen L., Paiste P., Aruvali J., Sammelselg V., Estudillo-Wong L.A., Tammeveski K., Alonso-Vante N. Platinum nanoparticles photo-deposited on SnO2-C composites: An active and durable electrocatalyst for the oxygen reduction reaction // Electrochimica Acta. -2019. - Vol. 316. - P. 162-172.

197. Su B.-J., Wang K.-W., Tseng C.-J., Pao C.-W., Chen J.-L., Lu K.-T., Chen J.-M. High Durability of Pt3Sn/Graphene Electrocatalysts toward the Oxygen Reduction Reaction Studied with In Situ QEXAFS // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2020. - Vol. 12. - № 22. - P. 24710-24716.