Rola palladu w elektrochemii : właściwości, procesy elektroosadzania i zastosowanie

• Autorzy: Leniart, Andrzej , Burnat, Barbara , Brycht, Mariola , Skrzypek, Sławomira

Warianty tytułu

EN

The role of palladium in electrochemistry : its properties, electrodeposition, and applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Palladium is an investment metal that occurs extremely rarely, yet demand for this metal grows each year. Due to its unique properties, it plays a crucial role in many industrial sectors and everyday life. It is widely used in the automotive industry for catalytic converters, in the electronics sector for integrated circuits, in the energy sector as an electrode material in fuel cells, and for energy storage (hydrogen). Among many methods of obtaining palladium materials, electrochemistry holds great potential. By selecting appropriate parameters of electrodeposition process, it is possible to obtain palladium materials with specific chemical compositions (single-, binary-, or ternary-phase) in the form of layers or nanostructures with defined geometries (shape and size). The energy efficiency and catalytic performance of the obtained palladium materials can be enhanced by using suitable carriers with high conductivity, chemical and mechanical stability, and large surface area. Since the breakthrough announcement of cold fusion using palladium by Fleischmann and Pons, interest in palladium has increased significantly, and research on palladium-based materials continues to be extensive. The aim of this article is to discuss the properties of palladium, review research on the electrodeposition of palladium materials, and highlight selected applications (such as in fuel cells and hydrogen production and storage). Additionally, future research perspectives related to palladium will be outlined.

Słowa kluczowe

PL

pallad; elektroosadzanie; ogniwa paliwowe; sorpcja wodoru

EN

palladium; electrodeposition; fuel cells; hydrogen sorption

• Czasopismo: Wiadomości Chemiczne
• Rocznik: 2024
• Tom: [Z] 78, 7-8
• Strony: 987--1024
• Opis fizyczny: Bibliogr. 116 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Leniart, Andrzej

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Zakład Elektroanalizy i Elektrochemii ul. Tamka 12, 91-403 Łódź

autor

Burnat, Barbara

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Zakład Elektroanalizy i Elektrochemii ul. Tamka 12, 91-403 Łódź

autor

Brycht, Mariola

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Zakład Elektroanalizy i Elektrochemii ul. Tamka 12, 91-403 Łódź

autor

Skrzypek, Sławomira

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Zakład Elektroanalizy i Elektrochemii ul. Tamka 12, 91-403 Łódź,

Bibliografia

• [1] W.M. Haynes, Ed., Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2014.
• [2] N. Joudeh, A. Saragliadis, G. Koster, P. Mikheenko, D. Linke, Front. Nanotechnol. 2022, 4, 1062608.
• [3] M. Fleischmann, S. Pons, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1989, 261, 301.
• [4] M. Fleischmann, S. Pons, M. Hawkins, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1989, 263, 187.
• [5] A.E. Hughes, N. Haque, S A. Northey, S. Giddey, Resources 2021, 10, 93.
• [6] S. Bi, N. Ahmad, Mater. Today Proc. 2022, 62, 3172.
• [7] C.W. Corti, Platin. Met. Rev. 2009, 53, 198.
• [8] F.A. Lewis, Platin. Met. Rev. 1982, 26, 20.
• [9] A. Bielański, Podstawy Chemii Nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1998.
• [10] T.B. Flanagan, W.A. Oates, Annu. Rev. Mater. Sci. 1991, 21, 269.
• [11] M. Łukaszewski, M. Grdeń, Wiadomości Chem. 2016, 70, 219.
• [12] J. Tsuji, Palladium Reagents and Catalysts, Wiley, West Sussex, 2004.
• [13] B. Xu, Y. Chen, Y. Zhou, B. Zhang, G. Liu, Q. Li, Y. Yang, T. Jiang, Metals 2022, 12, 533.
• [14] M. Baldauf, D.M. Kolb, J. Phys. Chem. 1996, 100, 11375.
• [15] H. Inoue, T. Ito, C. Iwakura, Electrochem. Solid-State Lett. 1999, 2, 75.
• [16] R. Pattabiraman, Appl. Catal. A Gen. 1997, 153, 9.
• [17] P.K. Shen, C. Xu, Electrochem. Commun. 2006, 8, 184.
• [18] C. Zhu, S. Guo, S. Dong, Adv. Mater. 2012, 24, 2326.
• [19] A. Chen, C. Ostrom, Chem. Rev. 2015, 115, 11999.
• [20] E. Antolini, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 915.
• [21] C. Bianchini, P.K. Shen, Chem. Rev. 2009, 109, 4183.
• [22] D.R. Palo, R.A. Dagle, J.D. Holladay, Chem. Rev. 2007, 107, 3992.
• [23] M.E.R. Rañoa, M.L. Villanueva, J.R.P. Laxamana, H.G.G. Necesito, B.J.V. Tongol, Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 2024, 15, 025003.
• [24] H. Liao, Z. Qiu, Q. Wan, Z. Wang, Y. Liu, N. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 18055.
• [25] I. Becerik, F. Kadirgan, Electrochim. Acta 1992, 37, 2651.
• [26] Q. Zeng, J. S. Cheng, X.F. Liu, H.T. Bai, J.H. Jiang, Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 3456.
• [27] T. Michałek, V. Hessel, M. Wojnicki, Materials 2023, 17, 45.
• [28] E. Kikuchi, Y. Nemoto, M. Kajiwara, S. Uemiya, T. Kojima, Catal. Today 2000, 56, 75.
• [29] S.L. Brandow, M. Chen, T. Wang, C. S. Dulcey, J.M. Calvert, J.F. Bohland, G.S. Calabrese, W.J. Dressick, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 3425.
• [30] A. Mourato, A.S. Viana, J.P. Correia, H. Siegenthaler, L.M. Abrantes, Electrochim. Acta 2004, 49, 2249.
• [31] L. Kolditz, Chemia Nieorganiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1994.
• [32] A. Więckowski, Ed., Interfacial Electrochemistry. Theory, Experiment, and Applications, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 1999.
• [33] A. Ciszewski, M. Baraniak, Aktywność Chemiczna i Elektrochemiczna Pierwiastków w Środowisku Wody, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2006.
• [34] C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, Inc., USA, 2005.
• [35] G.M. Berry, M.E. Bothwell, B.G. Bravo, G.J. Cali, J.E. Harris, T. Mebrahtu, S.L. Michelhaugh, J.F. Rodriguez, M.P. Soriaga, Langmuir 1989, 5, 707.
• [36] J.F. Rodriguez, T. Mebrahtu, M.P. Soriaga, J. Electroanal. Chem. 1989, 264, 291.
• [37] E. K. Krauskopf, A. Wieckowski, J. Electroanal. Chem. 1990, 296, 159.
• [38] Y.G. Kim, J.H. Baricuatro, M.P. Soriaga, D. Wayne Suggs, J. Electroanal. Chem. 2001, 509, 170.
• [39] A. Carrasquillo, J.J. Jeng, R.J. Barriga, W.F.Temesghen, M.P. Soriaga, Inorg. Chim. Acta 1997, 255, 249.
• [40] W.F. Temesghen, J.B. Abreu, R.J. Barriga, E.A. Lafferty, M.P. Soriaga, K. Sashikata, K. Itaya, Surf. Sci. 1997, 385, 336.
• [41] J.R. McBride, M.P. Soriaga, J. Electroanal. Chem. 1991, 303, 255.
• [42] J.B. Abreu, R.J. Barriga, W. Temesghen, J.A. Schimpf, M.P. Soriaga, J. Electroanal. Chem. 1995, 381, 239.
• [43] M.P. Soriaga, J.A. Schimpf, A. Carrasquillo, J.B. Abreu, W. Temesghen, R.J. Barriga, J.J. Jeng, K. Sashikata, K. Itaya, Surf. Sci. 1995, 335, 273.
• [44] N. Tateishi, K. Yahikozawa, K. Nishimura, Y. Takasu, Electrochim. Acta 1992, 37, 2427.
• [45] T. Green, D. Britz, J. Electroanal. Chem. 1996, 412, 59.
• [46] C. Gabrielli, P.P. Grand, A. Lasia, H. Perrot, Electrochim. Acta 2002, 47, 2199.
• [47] J. Fournier, P.K. Wrona, A. Lasia, R. Lacasse, J. Lalancette, H. Menard, L. Brossard, J. Electrochem. Soc. 1992, 139, 2372.
• [48] T. Błaszczyk, P. Krzyczmonik, Elektrochemia: Zarys Teorii i Praktyki, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź, 1998.
• [49] M. Pourbaix, Wykłady z Korozji Elektrochemicznej, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1978.
• [50] J. Baszkiewicz, M. Kamiński, Podstawy Korozji Materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1997.
• [51] H.W. Dettner, J. Elze, Handbuch Der Galvanotechnik, John Wiley & Sons, Ltd, Berlin, 1963.
• [52] J. Socha, J.A. Weber, Podstawy Elektrolitycznego Osadzania Stopów Metali, Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa, 2001.
• [53] E. Łągiewka, A. Budniok, Struktura, Właściwości i Metody Badań Materiałów Otrzymanych Elektrolitycznie, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 2010.
• [54] S. Bagdach, Poradnik Galwanotechnika: Praca Zbiorowa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2002.
• [55] A. Budniok, Elektrokrystalizacja Metali i Stopów z Roztworów Wodnych, Uniwersytet Śląski, Katowice, 1988.
• [56] A. Brenner, Electrodeposition of Alloys. Principles and Practice. Volume I, Academic Press, New York, 1963.
• [57] J.O. Bockris, A.K.N. Reddy, M. Gamboa-Aldeco, Modern Electrochemistry 2A, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2002.
• [58] J.O. Bockris, G.A. Razumney, Fundamental Aspects of Electrocrystallization, Springer, Boston, MA, 1967.
• [59] H. Eyring, D. Henderson, W. Jost, Physical Chemistry. An Advanced Treatise. Volume IXB: Electrochemistry (v. 9B), Academic Press Inc, New York/London, 1970.
• [60] W.J. Lorenz, G. Staikov, Surf. Sci. 1995, 335, 32.
• [61] R.H. Atkinson, A.R. Raper, Trans. IMF 1932, 8, 10.1.
• [62] Science Museum Group. Palladium electrodeposited on copper. By the late T.H. Henry., Dostęp online: https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co22216/palladium-electro-deposited-on-copper-by-the-late-t-h-henry-specimen (dostęp 13 maja 2024).
• [63] H.A. Droll, B.P. Block, W.C. Fernelius, J. Phys. Chem. 1957, 61, 1000.
• [64] A.K. Sundaram, E.B. Sandell, J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 855.
• [65] J.A. Harrison, R.P.J. Hill, J. Thompson, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1973, 47, 431.
• [66] H. Naohara, S. Ye, K. Uosaki, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4366–4373.
• [67] H. Naohara, S. Ye, K. Uosaki, Colloids Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 1999, 154, 201.
• [68] H. Naohara, S. Ye, K. Uosaki, J. Electroanal. Chem. 1999, 473, 2.
• [69] L.A. Kibler, M. Kleinert, R. Randler, D.M. Kolb, Surf. Sci. 1999, 443, 19.
• [70] L.A. Kibler, M. Kleinert, D.M. Kolb, Surf. Sci. 2000, 461, 155.
• [71] L.A. Kibler, M. Kleinert, V. Lazarescu, D.M. Kolb, Surf. Sci. 2002, 498, 175.
• [72] H. Naohara, S. Ye, K. Uosaki, Electrochim. Acta 2000, 45, 3305.
• [73] H. Naohara, S. Ye, K. Uosaki, J. Electroanal. Chem. 2001, 500, 435.
• [74] M. E. Quayum, S. Ye, K. Uosaki, J. Electroanal. Chem. 2002, 520, 126.
• [75] M. Takahasi, Y. Hayashi, J. Mizuki, K. Tamura, T. Kondo, H. Naohara, K. Uosaki, Surf. Sci. 2000, 461, 213.
• [76] K.H. Lubert, M. Guttmann, L. Beyer, K. Kalcher, Electrochem. Commun. 2001, 3, 102.
• [77] M.G. Del Pópolo, E.P.M. Leiva, H. Kleine, J. Meier, U. Stimming, M. Mariscal, W. Schmickler, Electrochim. Acta 2003, 48, 1287.
• [78] G.E. Engelmann, J.C. Ziegler, D.M. Kolb, J. Electrochem. Soc. 1998, 145, L33.
• [79] M.G. Del Pópolo, E.P.M. Leiva, H. Kleine, J. Meier, U. Stimming, M. Mariscal, W. Schmickler, Electrochim. Acta 2003, 48, 1287.
• [80] H. Scholl, T. Blaszczyk, A. Leniart, K. Polanski, J. Solid State Electrochem. 2004, 8, 308.
• [81] S. Addisu Kitte, B. Desalegn Assresahegn, T. Refera Soreta, J. Serb. Chem. Soc. 2013, 78, 701.
• [82] A. Leniart, B. Burnat, M. Brycht, M.M. Dzemidovich, S. Skrzypek, Materials 2024, 17, 841.
• [83] A. Mourato, S.M. Wong, H. Siegenthaler, L.M. Abrantes, J. Solid State Electrochem. 2006, 10, 140.
• [84] A. Mourato, J.P. Correia, H. Siegenthaler, L.M. Abrantes, Electrochim. Acta 2007, 53, 664.
• [85] A. Żurowski, M. Łukaszewski, A. Czerwiński, Electrochim. Acta 2006, 51, 3112.
• [86] M. Grdeń, A. Piaścik, Z. Koczorowski, A. Czerwiński, J. Electroanal. Chem. 2002, 532, 35.
• [87] M. Grdeń, K. Kuśmierczyk, A. Czenviński, J. Solid State Electrochem. 2002, 7, 43.
• [88] Y. Xiao, G. Yu, J. Yuan, J. Wang, Z. Chen, Electrochim. Acta 2006, 51, 4218.
• [89] J.C.C. Gómez, R. Moliner, M.J. Lázaro, Catalysts 2016, 6, 130.
• [90] S. Petrovic, E. Hossain, IEEE Access 2020, 8, 132237.
• [91] L. Brandão, J. Rodrigues, L.M. Madeira, A. Mendes, Int. J. Hydrogen Energ 2010, 35, 11561.
• [92] S. Roy Chowdhury, S. Ghosh, S.K. Bhattachrya, Electrochim. Acta 2017, 225, 310.
• [93] H. Wang, T. Zhou, Q. Mao, S. Wang, Z. Wang, Y. Xu, X. Li, K. Deng, L. Wang, Nanotechnology 2021, 32, 335.
• [94] G. Zhang, Y. Wang, X. Wang, Y. Chen, Y. Zhou, Y. Tang, L. Lu, J. Bao, T. Lu, Appl. Catal. B-Environ. 2011, 102, 614.
• [95] J. Shan, G. Giannakakis, J. Liu, S. Cao, M. Ouyang, M. Li, S. Lee, M. Flytzani-Stephanopoulos, Top. Catal. 2020, 63, 618.
• [96] A. Sathyaseelan, V. Elumalai, K. Krishnamoorthy, A. Sajeev, S.J. Kim, ACS Sustain. Chem. Eng. 2023, 11, 5345.
• [97] H. Ji, M. Li, Y. Wang, F. Gao, Electrochem. Commun. 2012, 24, 17.
• [98] J. Xue, Z. Hu, H. Li, Y. Zhang, C. Liu, M. Li, Q. Yang, S. Hu, Nano Res. 2022, 15, 8819.
• [99] C. Xu, Z. Tian, P. Shen, S.P. Jiang, Electrochim. Acta 2008, 53, 2610.
• [100] K.H. Ye, S.A. Zhou, X.C. Zhu, C.W. Xu, P.K. Shen, Electrochim. Acta 2013, 90, 108.
• [101] U. Martinez, A. Serov, M. Padilla, P. Atanassov, ChemSusChem 2014, 7, 2351.
• [102] E. Berretti, L. Osmieri, V. Baglio, H.A. Miller, J. Filippi, F. Vizza, M. Santamaria, S. Specchia, C. Santoro, A. Lavacchi, Electrochem. Energy Rev. 2023, 6, 1.
• [103] S.T. Nguyen, H.M. Law, H.T. Nguyen, N. Kristian, S. Wang, S.H. Chan, X. Wang, Appl. Catal. B-Environ. 2009, 91, 507.
• [104] T. Maiyalagan, K. Scott, J. Power Sources 2010, 195, 5246.
• [105] B.D. Adams, R.M. Asmussen, C.K. Ostrom, A. Chen, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 29903.
• [106] I.A. Rutkowska, P. Krakowka, M. Jarzebska, K. Czarniecki, M. Krech, K. Sobkowicz, K. Zdunek, Z. Galus, P.J. Kulesza, Russ. J. Electrochem. 2020, 56, 832.
• [107] R.C. Salvarezza, M.C. Montemayor, E. Fatas, A.J. Arvia, J. Electroanal. Chem. 1991, 313, 291.
• [108] Ø. Hatlevik, S.K. Gade, M.K. Keeling, P.M. Thoen, A.P. Davidson, J.D. Way, Sep. Purif. Technol. 2010, 73, 59.
• [109] B.D. Adams, A. Chen, Mater. Today 2011, 14, 282.
• [110] M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, M. Takata, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3294.
• [111] S. Syrenova, C. Wadell, F.A.A. Nugroho, T.A. Gschneidtner, Y.A. Diaz Fernandez, G. Nalin, D. Świtlik, F. Westerlund, T.J. Antosiewicz, V.P. Zhdanov, K. Moth-Poulsen, C. Langhammer, Nat. Mater. 2015, 14, 1236.
• [112] H. Kobayashi, M. Yamauchi, R. Ikeda, T. Yamamoto, S. Matsumura, H. Kitagawa, Chem. Sci. 2018, 9, 5536.
• [113] S. Dekura, H. Kobayashi, K. Kusada, H. Kitagawa, ChemPhysChem 2019, 20, 1158.
• [114] N. Tateishi, K. Yahikozawa, K. Nishimura, S. Masato, Iwanaga Yukinori, W. Mitsuko, E. Eiji, M. Yoshiharu, Y. Takasu, Electrochim. Acta 1991, 36, 1235.
• [115] H. Kobayashi, M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, Chem. Commun. 2009, 4806.
• [116] M. Yamauchi, H. Kobayashi, H. Kitagawa, ChemPhysChem 2009, 10, 2566.

Identyfikatory

DOI

10.53584/wiadchem.2024.07.10