سنتز و مشخصه يابي كاتاليست هاي برپايه سولفيد موليبدن حاوي ذرات نيكل، كبالت و مس توليد شده به روش كندوپاش هم‌زمان جهت توليد هيدروژن با استفاده از فرايند شكافت الكتروكاتاليستي آب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در جهان امروز ما به دليل توليد آلودگي‌هاي فراوان توسط سوخت‌هاي رو به اتمام فسيلي تلاش‌هاي زيادي براي جايگزين كردن هيدروژن به‌جاي آن‌ها انجام شده است. به منظور توليد هيدروژن در فرايند شكافت آب به كاتاليستي نياز است كه يكي از در دسترس‌ترين و مقرون به‌صرفه‌ترين مواد، سولفيد موليبدن است. در اين پژوهش به منظور بهبود عملكرد كاتاليستي سولفيد موليبدن، سه عنصر نيكل، كبالت و مس با استفاده از فرايند پوشش‌دهي هم‌زمان در دستگاه رسوب‌دهي فيزيكي فاز بخار به پوشش كاتاليستي ساخته شده اضافه شد و اثرات آن مورد بررسي قرار گرفت. براي بررسي تركيب، توزيع عناصر مختلف و ضخامت پوشش كاتاليستي به ترتيب از آناليز الگوهاي پراش پرتوايكس (XRD)، تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي (SEM) و تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) استفاده شد. به منظور بررسي خواص كاتاليستي نيز آزمون‌هاي ولتامتري روبش خطي (LSV)، ولتامتري چرخه‌اي (CV)، طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) و كرونوآمپرومتري (CA) انجام شد. در پژوهش حاضر چهار دسته كاتاليست اصلي ساخته شد كه عبارتند از: كاتاليست سولفيد موليبدن، كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي نيكل، كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي كبالت و كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي مس. با توجه به نتايج آزمون‌هاي الكتروشيميايي انجام شده با افزودن نيكل، كبالت و مس، به ترتيب خواص كاتاليستي نسبت به سولفيد موليبدن خالص افزايش يافت. در شرايطي كه مس به سولفيد موليبدن اضافه شد؛ مقدار پتانسيل اضافي موردنياز براي ايجاد جريان 5 ميلي‌آمپر بر سانتي‌مترمربع (_5) برابر 592 ميلي ولت بود؛ درحالي‌كه اين مقدار براي كاتاليست سولفيد موليبدن خالص برابر 876 ميلي‌ولت است. از طرفي ميزان شيب تافلي كه معياري براي بررسي سينتيك كاتاليست است، براي سولفيد موليبدن حاوي مس برابرmV/decade 60 است؛ درحالي‌كه اين مقدار براي سولفيد موليبدن خالص برابر mV/decade 128 مي‌باشد. علاوه بر اين مساحت فعال الكتروشيميايي (ECSA) با استفاده از نتايج آزمون ولتامتري چرخه‌اي براي كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي مس نسبت به كاتاليست سولفيد موليبدن خالص 6/6 برابر شده است. طبق آزمايش‌ها مقدارCPE-T براي كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي مس 7/11 برابر كاتاليست سولفيد موليبدن خالص به دست آمده است. از طرفي ميزان مقاومت لايه دوگانه الكتريكي (Rct) هم براي كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي مس نسبت به كاتاليست سولفيد موليبدن خالص حدود 98 درصد كاهش يافته است. با توجه به نتايج آزمون‌هاي CV به همراه LSV و آزمون CA ، كاتاليست‌ها پايداري مطلوبي از لحاظ الكتروكاتاليستي نيز دارند. در نتيجه كاتاليست سولفيد موليبدن حاوي مس بهترين عملكرد كاتاليستي را براي توليد هيدروژن در فرايند شكافت آب دارد.

226338

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان