ساخت و ارزيابي الكتروكاتاليست نانوكامپوزيتي فلزات غير پلاتيني – تركيبات كربني براي واكنش احياي اكسيژن در پيل سوختي

كارشناسي ارشد

پيل¬هاي سوختي الكتروليت پليمري، كه فناوري جديدي براي توليد انرژي هستند، با ¬حذف آلودگي ناشي از سوزاندن سوخت¬هاي فسيلي و توليد آب به عنوان محصول جانبي، راندمان بالاتري نسبت به آن¬ها دارند. از مهم¬ترين چالش¬هاي تجاري شدن اين پيل¬ها، هزينه¬ي بالاي آن¬ها به واسطه¬ي بكارگيري الكتروكاتاليست پلاتين به عنوان كاتد براي انجام واكنش احياي اكسيژن، كه سينتيك ذاتي كندي دارد، مي¬باشد. از اين رو محققان بسياري به دنبال جايگزيني مناسب براي پلاتين مي¬باشند. در پژوهش پيش رو نيز سعي بر آن است تا با معرفي الكتروكاتاليست نانوكامپوزيتي فلزات غير پلاتيني- تركيبات كربني به جاي پلاتين به عنوان الكترود كاتد واكنش احياي اكسيژن علاوه بر كاهش هزينه¬ها، به فعاليت و عملكردي نزديك به الكترود پلاتين دست يافته شود. لذا در نخستين گام گرافن نيتروژن¬دار شده با روش سولوترمال سنتز شد. سپس با تهيه كامپوزيت گرافن نيتروژن¬دار شده با نانوذرات زيركونيا، به كمك روش هم¬رسوبي، پايه¬ي مورد نظر سنتز گرديد. در گام بعدي نانوذرات فلزات آهن و كبالت روي پايه كامپوزيتي با روش اصلاح ¬شده پلي¬اُل بارگذاري شدند. نانوذرات زيركونيا و عناصر آهن و كبالت با استفاده از آناليز¬هاي طيف سنجي پراكندگي انرژي پرتو ايكس، طيف¬سنجي تبديل فوريه مادون قرمز و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفتند و حضور آن¬ها در ساختار كاتاليست تأييد شد. نتايج آزمون-هاي ولتامتري چرخه¬اي و ولتامتري روبشي خطي نيز ارائه شده است. در ادامه با استفاده از آزمون كرونوآمپرومتري طي مدت 5400 ثانيه هيچ افت جرياني در كاتاليست مشاهده نشد كه اين موضوع حاكي از پايداري و دوام خوب آن مي¬باشد. بنابراين فعاليت و دوام بسيار خوب اين كاتاليست در كنار مقرون به صرفه بودن آن نسبت به پلاتين، مي¬تواند آن را به عنوان جايگزين مناسبي براي پلاتين معرفي كند. در نهايت با بررسي آزمون تافل پارامترهاي سينتيكي α و j0 براي الكتروكاتاليست واكنش احياي اكسيژن محاسبه شد.

204271

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد جواد پرنيان

مهندسي شيمي

دكتر سوسن روشن ضمير