تهيه يك اكسيد با آنتروپي بالا با استفاده از كمپلكس‌هاي كاتيوني-آنيوني يون‌هاي منگنز(II) ، كبالت (II)، نيكل (II)، مس (II) و روي (II) و بررسي فعاليت الكتروكاتاليتيكي آن در واكنش توليد هيدروژن از اكسايش آمونياك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

رشد روز افزون نياز جهاني به انرژي، ضرورت توسعه‌ي منابع پايدار، كارآمد و در عين حال سازگار با محيط زيست را بيش از پيش آشكار ساخته است. در اين ميان، آلياژهاي با آنتروپي بالا و به دنبال آن اكسيدهاي با آنتروپي بالا به‌عنوان نسل جديدي از مواد پيشرفته مطرح شده‌اند. اين دسته از مواد به دليل ساختار پايدار و ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد شيمي‌فيزيكي ، قابليت كاربرد گسترده‌اي در فرآيندهاي الكتروكاتاليتيكي‌ دارند. اين اكسيدها مي‌توانند در واكنش‌هاي كليدي مانند شكافت آب و اكسايش‌ آمونياك، به‌منظور توليد هيدروژن به‌عنوان يك حامل انرژي پاك و تجديدپذير، مورد استفاده قرار گيرند. با توجه به نقش حياتي هيدروژن در آينده‌ي سيستم‌هاي انرژي، توسعه‌ي الكتروكاتاليست‌هاي پايدار، كم‌هزينه و با بازده بالا بر پايه‌ي اكسيدهاي با آنتروپي بالا، افق‌هاي نويني را در مسير دستيابي به فناوري‌هاي سبز و اقتصاد هيدروژني ترسيم مي‌كند. در اين پژوهش، به تهيه يك اكسيد با آنتروپي بالا با استفاده از فلزهاي در دسترس و ارزان شامل منگنز، كبالت، نيكل، مس و روي با يك مسير نوين و سبز به عنوان الكتروكاتاليستي پايدار و كم‌هزينه براي تهيه‌ي هيدروژن از واكنش اكسايش آمونياك پرداخته شده است. در اين مسير، از پنج فلز ارزان و در دسترس كمپلكس‌هاي كاتيوني و آنيوني تهيه شده است. كمپلكس‌هاي كاتيوني شامل [Cu(en)2](NO3)2، [Ni(en)3](NO3)2، [Co(en)3](NO3)2، [Zn(en)3](NO3)2 و [Mn(urea)₆]Cl₂ و كمپلكس‌هاي آنيوني شامل Na2[Ni(EDTA)]، Na2[Co(EDTA)]، Na2[Cu(EDTA)]، Na2[Zn(EDTA)] و Na2[Mn(EDTA)] هستند. اين كمپلكس‌ها در ژل كتيرا كه كاملا سازگار با محيط زيست است تركيب شده و تحت فرآيند كلسينه شدن قرار گرفتند. در مرحله‌ي بعد اكسيد فلز با آنتروپي بالاي به دست آمده با استفاده از آزمون‌هاي FT-IR، FE-SEM، ICP و XRD شناسايي شد. در ادامه، عملكرد الكتروكاتاليستي نمونه‌ي تهيه شده به صورت قطره‌گذاري شده روي الكترود فوم نيكل در الكتروليت 2/0 مولار آمونياك و 1 مولار سود در واكنش آزادسازي هيدروژن از اكسايش آمونياك (AOR) به دقت بررسي شد. نتايج نشان مي‌دهند كه اكسيد با آنتروپي بالاي سنتز شده در چگالي جريان mA/cm2 10 داراي پتانسيل اضافي mV73/1 بوده و فعاليت قابل توجهي را در واكنش توليد هيدروژن ازخود نشان داده است. علاوه بر اين، الكتروكاتاليست در آزمون پايداري به مدت 12 ساعت رفتار پايداري را نشان داده است. همچنين مقايسه‌ي طيف امپدانس به دست آمده از فوم نيكل قطره‌گذاري شده نسبت به فوم شاهد داراي قطر نيم‌دايره‌ي كوچك‌تر است كه نشان دهنده‌ي هدايت بهتر و كاهش مقاومت انتقال بار است.

236314

معدني

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان