26211

سنتز كاتاليزگر نيكل-آهن به روش ولتامتري چرخه اي بر بستر گرافيتي براي توليد اكسيژن و هيدروژن در محيط قليايي

كارشناسي ارشد

شيمي

1400/09/29

دكتر علي غفاري نژاد

شيمي

استفاده از الكتروكاتاليزگرهاي ارزان قيمت با كارآيي بالا در توليد هيدروژن و اكسيژن، به عنوان منابع انرژي تجديدپذير و پاك، از اهميت ويژه اي برخوردار است. هدف از اين مطالعه، استفاده از روش ولتامتري چرخه اي براي رسوب دهي الكتروشيميايي نيكل-آهن بر روي بستر ميله گرافيتي، به عنوان يك الكتروكاتاليزگر فعال براي واكنش توليد هيدروژن (HER) و واكنش توليد اكسيژن (OER) مي باشد. در اين پژوهش، نوآوري در روش سنتز الكتروكاتاليزگر نيكل-آهن با استفاده از ولتامتري چرخه اي و بهينه سازي عوامل كارآمد مانند محدوده پتانسيل اعمال شده، سرعت روبش و تعداد چرخه ها انجام شده است. علاوه بر اين، بستر مورد استفاده در اين مطالعه ميله گرافيتي است،كه بستري ارزان، پايدار با رسانايي الكتريكي بالا مي باشد. آزمون هاي مختلف الكتروشيميايي جهت سنجش فعاليت و پايداري الكتروكاتاليزگري الكترود هاي سنتز شده، در الكتروليت سديم هيدروكسيد يك مولار انجام شدند. نتايج اين مطالعه نشان مي دهد كه پوشش Ni-Fe بهينه‌شده روي بستر ميله گرافيتي، داراي فعاليت HER اميدواركننده با اضافه پتانسيل 2/191- ، 9/393- و 3/687- ميلي‌ولت به ترتيب در چگالي‌ جريان هاي 10-، 100- و mA. cm-2400- است. علاوه بر اين، الكتروكاتاليزگر Ni-Fe ساخته شده نسبت به OER بسيار فعال بوده و براي توليد چگالي جريان mA. cm-210 تنها 284 ميلي ولت اضافه پتانسيل نياز دارد. اين مطالعه روشي را براي توليد الكتروكاتاليزگر مناسب، فعال، دو عملكردي و بدون نياز به چسب براي تجزيه الكتروشيميايي آب ارائه مي دهد كه مقرون به صرفه و سريع است.

1400/12/17

Synthesis of Nickel-Iron catalyst by cyclic voltammetry on graphite substrate for oxygen and hydrogen evolution reaction in the alkaline aqueous media

12/20/2022 12:00:00 AM

The use of inexpensive electrocatalysts with high efficiency in the production of hydrogen and oxygen, as renewable and clean energy sources, is of particular importance. The aim of this study was to use the cyclic voltammetry method for electrodeposition of Nickel-Iron on a graphite rod substrate as an active electrocatalyst for hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). In this research, an innovation in the synthesis of Nickel-Iron electrocatalyst is done using cyclic voltammetry and some of efficient factors such as the range of applied potential, the scan rate and the number of cycles are optimized. In addition, the used substrate is a graphite rod, which is cheap, stable, and has good electrical conductivity. Various electrochemical tests were performed in 1 M NaOH electrolyte to measure the activity and electrocatalytic stability of the synthesized electrodes. The results show that the optimized Ni-Fe coating on graphite rod substrate has promising HER activity with overpotentials of -191.2, -393.9, and -687.3 mV at the current densities of -10, -100, and -400 mA. cm-2, respectively. Moreover, the synthesized Ni-Fe electrocatalyst requires only 284 mV overpotentials to produce a current density of 10 mA. cm-2 which indicates that this catalyst was very active for OER. This study offers a method for generating an electrocatalyst that is a suitable, active, bifunctional, and binder-free electrocatalyst for water splitting that is both affordable and fast.

پوشش Ni-Fe، الكتروليز آب، واكنش توليد هيدروژن، رسوب دهي الكتروشيميايي، ميله گرافيتي

Ni-Fe coating, Water electrolysis, Hydrogen evolution reaction, Electrodeposition, Graphite rod.

Arezoo Abdollahi

Dr. Ali Ghaffarinejad