استفاده از گرافن اکساید عامل‌دار شده برای بهبود فعالیت الکتروشیمیایی کامپوزیت چارچوب آلی فلزی مس
کد مقاله : 1227-IRANCOMP-FULL (R1)
نویسندگان:
مهدی مهرپویا *1، سید موسوی2
1انرژی های نو و محیط زیست، عضو هیات علمی، دانشگاه تهران
2دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
چکیده مقاله:
امروزه پرکاربردترین کاتالیست مورد استفاده در بخش کاتد و آند پیل‌های سوختی و باتری‌ها، فلز کمیاب و گران‌قیمت پلاتین می‌باشد. از این رو در سال‌های اخیر، ساخت الکتروکاتالیست‌هایی غیرفلزی با قیمت پایین و عملکرد نزدیک به پلاتین، مورد توجه محققین حوزه انرژی قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق ، ساخت و ارائه الکتروکاتالیست‌هایی غیرفلزی با عملکردی مطلوب به منظور استفاده در کاتد پیل‌های سوختی است. به همین منظور، 5 الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکساید(GO)، گرافن اکساید عامل‌دار شده با نیتروژن و گوگرد (NS –RGO) ، چارچوب فلزی آلی مس (Cu –MOF)، MOF % 6GO - Cu-، و MOF NS - RGO - Cu-8% با روش‌های هیدروترمال سنتز شدند. در ادامه، عملکرد، فعالیت و ساختار الکتروکاتالیست‌های سنتز شده با استفاده از آزمایش‌های الکتروشیمیایی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت و با الکتروکاتالیست تجاری Pt/C 20% مقایسه شد. براساس آزمایش‌های فیزیکی، ساختار الکتروکاتالیست‌ها یکنواخت است و لایه نشانی‌های مورد نظر به درستی انجام شده است. همچنین، براساس تحلیل مورفولوژی الکتروکاتالیست‌ها، اندازه ذرات در محدوده نانومتر است. الکتروکاتالیست MOF NS - RGO - Cu-8% بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را داشت، که پتانسیل آغاز آن V vs Ag/AgCl 06/0- محاسبه گردید. پیک مربوط به واکنش احیای اکسیژن در ولتاژ V 08/0- نمایان شد که چگالی جریان در این ولتاژ، mA/cm2 8/4- است. میزان الکترون منتقل شده توسط این الکتروکاتالیست 53/3 محاسبه گردید، که نشان می‌دهد به مسیر چهار الکترونی برای واکنش احیای اکسیژن بسیار نزدیک است. همچنین، پتانسیل آغاز الکتروکاتالیست MOF GO – Cu-6%، V 11/0- بدست آمد.
کلیدواژه ها:
پیل سوختی- واکنش احیای اکسیژن- الکتروکاتالیست- چارچوب فلزی آلی- پایه غیرفلزی
وضعیت : مقاله برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است