ساخت نانو الکتروکاتالیست هیدروکسید دو لایه در واکنش احیای اکسیژن پیل سوختی پلیمری
کد مقاله : 1245-IRANCOMP-FULL
نویسندگان:
مهدی مهرپویا *1، هادی عابدی2
1انرژی های نو و محیط زیست، عضو هیات علمی، دانشگاه تهران
2دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
چکیده مقاله:
در این پژوهش، پنج الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکساید (GO)، گرافن اکساید احیا شده و سپس عامل‌دار شده با نیتروژن و سولفور (NS–rGO) ، هیدروکسیدهای دولایه کبالت، منگنز و نیکل (CoMnNi-LDH) و هیبریدهایrGO-CoMnNi-LDH و NS–rGO-CoMnNi-LDH با روش‌های هیدروترمال سنتز شد. خواص فیزیکی، مورفولوژی و ساختار الکتروکاتالیست‌های سنتز شده با استفاده از آنالیز‌های پراش پرتوی ایکس (XRD)، آنالیز طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) انجام شده است. محاسبات الکتروشیمیایی با بکار گیری تکنیک‌های ولتامتری چرخه‌ای (CV)، ولتامتری روبشی خطی (LSV) و کرونوآمپرومتری و محاسبه تعداد الکترون‌های انتقالی، برای سنجش عملکرد الکتروکاتالیست‌ها و با مقایسه با کاتالیست تجاری Pt/C %20، در واکنش کاهش اکسیژن به کار گرفته شد. براساس نتایج آزمایش‌های فیزیکی، علاوه بر یکنواخت بودن و لایه نشانی صحیح ساختار الکتروکاتالیست‌های سنتز شده اندازه ذرات نیز به محدوده نانومتر رسید. طبق نتایج الکتروشیمایی، از میان الکتروکاتالیست‌های سنتزشده، الکتروکاتالیست NS–rGO-CoMnNi-LDH بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را داشت، که پتانسیل آغاز آن V vs Ag/AgCl 04/0- محاسبه گردید. همچنین، میزان متوسط الکترون منتقل شده توسط این الکتروکاتالیست، 65/3 محاسبه گردید، که نشان می‌دهد به مسیر چهار الکترونی برای واکنش احیای اکسیژن بسیار نزدیک است. میزان پایداری این الکتروکاتالیست در محیط قلیایی نیز با توجه به نتایج مطلوب بود. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که هیبریدهای CoMnNi-LDH/N,S-rGO فعالیت الکتروکاتالیزوری بالایی نسبت به GO، N,S-rGO و CoMnNi-LDH خالص از خود نشان می‌دهد که نشان‌دهنده اثر هم‌افزایی خوب بین N,S-rGO و CoMnNi-LDH برای واکنش کاهش اکسیژن است.
کلیدواژه ها:
پیل سوختی، واکنش کاهش اکسیژن(ORR)، الکتروکاتالیست های غیر فلزی، هیدروکسیدهای دولایه(LDH)، دوپ دوگانه گرافن با نیتروژن و سولفور
وضعیت : مقاله به صورت مشروط برای ارائه به صورت پوستر پذیرفته شده است