اصلاح پارچه كربني با كبالت اكسيد و پالاديوم جهت توليد الكتروشيميايي هيدروژن

كارشناسي ارشد

مجموعهاي از عوامل مختلف از جمله محدوديت منابع فسيلي، تأثيرات منفي زيست محيطي، بهره گيري از منابع هيدروكربني، افزايش قيمت سوخت هاي فسيلي، منازعات سياسي و تأثيرات آن بر روي ارائه انرژي پايدار از جمله دلايلي هستند كه بسياري از سياستمداران و متخصصين مباحث انرژي و محيط زيست را در حركت به سوي ايجاد ساختاري نوين مبتني بر امنيت ارائه انرژي، حفظ محيط زيست، ارتقاء كارايي سامانه انرژي وادار نموده است. بر اين اساس هيدروژن يكي از بهترين گزينه ها جهت ايفاي نقش حامل انرژي در اين سامانه جديد ارائه انرژي مي باشد. يكي از روش هاي توليد گاز هيدروژن، توليد هيدروژن از آب (الكتروليز) به عنوان يكي از عناصر تشكيل دهنده اين مايع قابل دسترس بوده است. در اين تحقيق جهت توليد الكتروشيميايي هيدروژن، براي اولين بار ساختارهاي سوزني شكل كبالت اكسيد با استفاده از روش هيدروترمال مستقيماً بر روي پارچه كربني (CC) رشد داده شد. سپس نشانش الكتروشيميايي ذرات پالاديوم بر روي ساختارهاي سوزني شك كبالت اكسيد به روش ولتامتري چرخه اي (CV) انجام شد .نتايج اين آزمايش ها به وسيله روش هاي ولتامتري روبش خطي (LSV) كرونوآمپرومتري، اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) و (CV) مورد بررسي قرار گرفت. ساختار و ريخت شناسي اين كامپوزيت ساخته شده با استفاده از روش هاي اسپكتروسكوپي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مشخص شد. همچنين جهت بررسي ميزان پالاديوم نشانده شده بر روي ساختارهاي كبالت اكسيد از روش پلاسماي جفت شده القايي (ICP) استفاده شد. الكترود پيشنهادي پالاديوم- كبالت اكسيد/ CC براي توليد الكتروشيميايي هيدروژن در محيط هاي اسيدي مورد استفاده قرار گرفت. فعاليت كاتاليزوري اين الكترود پيشنهادي با الكترودهاي CC ، پالاديوم/ CC و كبالت اكسيد/ CC مقايسه شد كه نتايج به دست آمده نشان داد كه الكترود Pd-CO3O4/CC داراي بهترين فعاليت كاتاليزوري براي توليد الكتروشيميايي هيدروژن (HER) در محيط اسيدي مي باشد. عملكرد HER در الكترودهاي مورد بررسي به ترتيب Pd-CO3O4/CC > Pd/CC > CO3O4/CC > CC است. از نتايج به دست آمده مي توان نتيجه گرفت كه Pd و CO3O4 اثر هم افزايي دارند و CO3O4 مي تواند عملكرد HER كاتاليزگر پالاديوم را بهبود ببخشد. با توجه به نتايج به دست آمده، الكترود پيشنهاد شده در اين تحقيق مي تواند به عنوان يك كاتد كارآمد و ارزان با ظرفيت بسيار بالا در توليد هيدروژن باشد. واژه هاي كليدي : توليد الكتروشيميايي هيدروژن، CC ، كبالت اكسيد، پالاديوم

191194

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيد حجت الله كاظمي قهفرخي

شيمي تجزيه

دكتر علي غفاري نژاد