شماره ركورد
33818
پديد آورنده
رومينا مهدوي
عنوان
توليد الكتروشيميايي هيدروژن با استفاده از الكتروكاتاليزگر Ni-P@Ni-Cu/NF
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي تجزيه
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/06/26
استاد راهنما
دكتر علي غفاري نژاد
استاد مشاور
دكتر قاسم براتي دربند
دانشكده
شيمي
چكيده
با توجه به افزايش جمعيت جهان و محدوديت منابع سوختهاي فسيلي و آلودگيهاي زيست محيطي كه به همراه دارند، محققان درصدد برآمدهاند تا جايگزين مناسبي ارائه دهند. امروزه توليد هيدروژن از طريق شكافت الكتروشيميايي آب، به علت استفاده از منابع تجديدپذير و دوستدار محيط زيست بودن آن مورد توجه قرار گرفتهاست. از اين رو طراحي الكتروكاتاليزگرهاي با عملكرد مطلوب براي واكنش توليد هيدروژن اهميت ويژهاي پيدا ميكند. در پاياننامه حاضر طراحي الكتروكاتاليزگر Ni-P@Ni-Cu/NF در سه مرحله انجام شد. در مرحله اول با روش رسوبدهي الكتروشيميايي لايه Ni-Cu بر روي زيرلايه فوم نيكل نشانده شد و سپس در مرحله دوم با روش آلياژزدايي الكتروشيميايي به صورت انتخابي فلز مس از آلياژ نيكل-مس خارج شد. به اين ترتيب نانولولههاي نيكل روي زيرلايه فوم نيكل باقيماند. سپس در مرحله سوم با روش رسوبدهي الكتروشيميايي و با كمك ولتامتري چرخهاي لايه Ni-P بر روي نانولولههاي نيكل نشانده شد. بهينهسازي با تغيير در تعداد چرخهها و تغيير در نرخ روبش پوششدهي در مرحله سوم انجام شد. آزمونهاي الكتروشيميايي براي بررسي فعاليت الكتروكاتاليزگري نمونه بهينه Ni-P@Ni-Cu/NF در واكنش تكامل هيدروژن، در محلول الكتروليت 1 مولار NaOH انجام گرفت. نتايج گوياي آن است كه الكترود بهينه در تعداد 30 چرخه روبش و نرخ روبش mV.s-1 20، با پتانسيل اضافي (RHE) mV 97- و mV 239- در چگالي جريانهاي mA.cm-2 10 و 100 بالاترين فعاليت الكتروكاتاليزگري را دارا ميباشد. همچنين پايداري مطلوبي را در مدت حداقل 12 ساعت از خود نشان داد. با مهندسي سطح و ايجاد نانولولههاي نيكل موجب شد كه الكترود طراحي شده فعاليت بسيار بالاتري نسبت به پوشش Ni-P/NF داشته باشد. به علت عملكرد مطلوب و آمادهسازي سريع و بدون استفاده از مواد گرانبها، الكترود پيشنهادي ميتواند گزينه بسيار مناسبي براي واكنش تكامل هيدروژن از طريق شكافت الكتروشيميايي آب در نظر گرفتهشود.
واژههاي كليدي: نانولولههاي نيكل، شكافت الكتروشيميايي آب، واكنش تكامل هيدروژن، رسوبدهي الكتروشيميايي، آلياژزدايي الكتروشيميايي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/21
عنوان به انگليسي
Electrochemical Hydrogen Production by using Ni-P@Ni-Cu/NF electrocatalyst
تاريخ بهره برداري
9/17/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رومينا مهدوي
چكيده به لاتين
With the rapid growth of the global population, the limited availability of fossil fuel resources, and the associated environmental pollution, researchers have sought suitable alternatives. Nowadays, hydrogen production through electrochemical water splitting has attracted significant attention due to its reliance on renewable resources and environmental compatibility. Therefore, the design of highly efficient electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) has gained particular importance. In the present thesis, the electrocatalyst Ni-P@Ni-Cu/NF was designed in three stages. In the first stage, a Ni-Cu layer was deposited on a nickel foam substrate via the electrochemical deposition method. In the second stage, selective electrochemical dealloying was applied to remove copper from the Ni-Cu alloy, leaving nickel nanotubes on the nickel foam substrate. Subsequently, in the third stage, a Ni-P layer was electrodeposited onto the nickel nanotubes using cyclic voltammetry. Optimization was performed by varying the number of cycles and the scan rate. Electrochemical tests were carried out to evaluate the electrocatalytic activity of the optimized Ni-P@Ni-Cu/NF electrode for the HER in a 1M NaOH electrolyte. The results revealed that the optimized electrode, prepared at 30 cycles and scan rate of 20 mV.s-1 , exhibited the highest catalytic activity, with overpotentials of –97 mV and –239 mV at current densities of 10 and 100 mA·cm⁻² (vs. RHE), respectively. Furthermore, it demonstrated excellent stability for at least 12 hours. Surface engineering and the formation of nickel nanotubes significantly enhanced the catalytic performance compared to the Ni-P/NF electrode. Owing to its excellent performance, facile preparation, and the absence of precious metals, the proposed electrode can be considered a highly promising candidate for hydrogen evolution via electrochemical water splitting.
Keywords: Nickel nanotubes, Water splitting, Hydrogen evolution reaction, Electrodeposition, Electrochemical dealloying.
كليدواژه هاي فارسي
نانولولههاي نيكل، شكافت الكتروشيميايي آب، واكنش تكامل هيدروژن، رسوبدهي الكتروشيميايي، آلياژزدايي الكتروشيميايي
كليدواژه هاي لاتين
Nickel nanotubes, Water splitting, Hydrogen evolution reaction, Electrodeposition, Electrochemical dealloying.
Author
Romina Mahdavi
SuperVisor
Dr. Ali Ghaffarinejad