33392

بررسي تاثير متغيرهاي فرآيند آبكاري پالسي بر بازده توليد هيدروژن روي پوشش كامپوزيتي Ni-Co-W/rGO

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1403/10/4

سعيد رستگاري

علي غفاري نژاد

مهندسي مواد و متالورژي

شكافت الكتروشيميايي آب كه از دو نيم‌ واكنش توليد هيدروژن و اكسيژن تشكيل شده‌‌است، فرآيندي مهم در ذخيره انرژي الكتريكي و توليد انرژي پايدار بشمار مي‌رود. از اين رو، توسعه الكتروكاتاليست‌هاي ارزان قيمت با كارايي مناسب براي اين فرآيند بسيار مورد توجه قرار گرفته‌است. هيدروژن سوختي تجديدپذير و پاك، به‌عنوان حامل انرژي براي زيرساخت‌هاي انرژي آينده درنظر گرفته مي‌شود. يكي از راه‌هاي موثر بر بهبود بازده واكنش توليد هيدروژن (HER)، اصلاح سطح الكترود كاتد با استفاده از پوشش‌هاي مناسب است. در اين پژوهش نيز براي بهبود خواص الكتروكاتاليستي كاتد، پوشش كامپوزيتي Ni-Co-W/rGO ، به روش آبكاري پالسي بر روي سطح فولاد ايجاد شد. آبكاري پالسي پوشش‌هاي كامپوزيتي در دماي محيط، به مدت 20 دقيقه و با چگالي جريان A .cm-2 05/0 انجام شد. ساختار و ريخت‌شناسي پوشش‌هاي ايجاد شده با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف‌سنجي رامان، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM) و طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) بررسي شد. براي بررسي خواص الكتروشيميايي پوشش‌ها از ولتامتري روبش خطي (LSV)، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS)، ولتامتري چرخه‌اي (CV) و براي بررسي پايداري از آزمون كرونوپتانسيومتري (CP) استفاده شد. متغيرهاي غلظت ذرات تقويت كننده و چرخه كاري براي دستيابي به بيشترين فعاليت در HER بهينه شد و پوشش كامپوزيتي با غلظت 5/0 گرم بر ليتر گرافن‌اكسيد و چرخه كاري 20% بيشترين فعاليت الكتروكاتاليستي را نشان داد كه اضافه پتانسيل mV145 در چگالي جريان mA .cm-2 10- ، mV243 در چگالي جريان mA .cm-2100- و شيب تافل mV .dec-152 براي آن اندازه گيري شد. بعلاوه اين پوشش پايداري الكتروشيميايي بسيار خوبي را براي مدت زمان 10 ساعت از خود نشان داد. اين مقادير به‌خوبي با برخي از بهترين الكتروكاتاليست‌هايي كه تاكنون براي HER تهيه شده‌اند، قابل مقايسه است.

1404/02/19

Investigating the effect of pulse plating process variables on hydrogen production efficiency on Ni-Co-W/rGO composite coating

12/24/2025 12:00:00 AM

The electrochemical splitting of water, which consists of two half-reactions of hydrogen and oxygen production, is considered an important process in electric energy storage and sustainable energy production. Hence, the development of low-cost electrocatalysts with suitable performance for this process has been of great interest. Hydrogen, a clean and renewable fuel, is considered as an energy carrier for the future energy infrastructure. One of the effective ways to improve the efficiency of the hydrogen evolution reaction (HER) is to modify the surface of the cathode electrode by using appropriate coatings. In this research, to improve the electrocatalytic properties of the cathode, a new Ni-Co-W/rGO composite coating was created on the steel surface by pulse plating method. Pulse plating of composite coatings was performed at ambient temperature for 20 minutes with a current density of 0.05 A .cm-2. The structure and morphology of the created coatings were investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray energy diffraction spectroscopy (EDX). Linear scan voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) were used to investigate the electrochemical properties of the coatings, and chronopotentiometry (CP) was used to investigate the stability. The variables of concentration of reinforcing particles and duty cycle were optimized to achieve the highest activity in HER, and the composite coating with a concentration of 0.5 g/L of graphene oxide and a duty cycle of 20% showed the highest electrocatalytic activity, which was an overpotential of 145 mV in the current density of -10 mA.cm-2, 243 mV was measured at the current density of -100 mA.cm-2 and the tofel slope of 152 mV.dec-1 was measured for it. In addition, this coating showed very good electrochemical stability for a period of 10 hours. These values compare well with some of the best electrocatalysts ever prepared for HER.

الكتروكاتاليست , واكنش توليد هيدروژن , پوشش كامپوزيتي Ni-Co-W/rGO , ولتامتري روبش خطي.

Electrocatalyst , hydrogen evolution reaction , Ni-Co-W/rGO composite coating , linear sweep voltammetry

maryam bakhshi

saeed rastegari