بررسي آزمايشگاهي پايداري الكتروكاتاليست‌هاي نانوكامپوزيتي پلاتين/نانولوله كربني چند‌ديواره براي سيستم‌هاي پيل سوختي غشا تبادل پروتون

چكيده در سال‎هاي اخير، تحقيقات گسترده‎اي در زمينه تجاري‌سازي سيستم‎هاي پيل سوختي غشا تبادل پروتون (PEMFCs) انجام شده است. در PEMFC‌ها، پايداري و دوام موضوعات مهمي براي تجاري‌سازي هستند. تخريب كاتاليست و خوردگي پايه كربني عوامل اساسي كاهش پايداري هستند و استفاده از نانوكاتاليست‌هاي پلاتين بر پايه نانولوله‌هاي كربن به جاي پلاتين بر پايه كربن، پايداري و دوام پس از استفاده درازمدت را افزايش مي‌دهد. در اين تحقيق، از روش هيدروترمال براي آماده‌سازي نانوذرات پلاتين با پراكندگي بالا روي نانولوله‌هاي كربن با محتواي 4/19% استفاده شد. فعاليت و پايداري الكتروشيميايي كاتاليست Pt/MWCNT در شرايط نيمه‌سل (اسيدسولفوريك 5/0 مولار) توسط ولتامتري چرخه‌اي و براي 4000 چرخه با كاتاليست Pt/C مقايسه شد. مجموعه‌هاي الكترود/غشا (MEA) براي دو كاتاليست به روش فيلم نازك ساخته شد. آزمايشات پلاريزاسيون، طيف‌سنجي‌ امپدانس و ولتامتري چرخه‌اي براي MEAها و نيز آزمايشات دوام تسريع‌يافته در دستگاه تست پيل سوختي انجام شد. كاتاليست Pt/C پس از 2000 چرخه به دليل خوردگي شديد كربن، انحلال پلاتين و كلوخه‌شدن ذرات كاتاليست عملاً سطح فعالي نداشت. برعكس، كاتاليست Pt/MWCNT سطح فعال الكتروشيميايي بهتر و نيز دوام بيشتري پس از 4000 چرخه نشان داد. آزمايش امپدانس نتيجه داد كه افزايش مقاومت‌ فعال‌سازي در كاتاليست Pt/MWCNT به دليل حضور نانولوله‌هاي كربن كمتر بود. عملكرد MEA تازه ساخته شده از Pt/C بهتر از MEA ساخته شده از Pt/MWCNT بود، اما پس از آزمايش دوام كاهش بيشتري داشت. كاهش سطح فعال كاتاليست Pt/C به دليل كلوخه‌شدن و افزايش بيشتر اندازه ذرات پلاتين نسبت به كاتاليست Pt/MWCNT بيشتر بود. واژه‌هاي كليدي:پيل سوختي غشا تبادل پروتون, ولتامتري چرخه‌اي، طيف‌سنجي امپدانس، مجموعه الكترود/غشا، دوام.

183887

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي - جداسازي

دكتر سوسن روشن ضمير