شماره ركورد
34693
پديد آورنده
زينب شكري
عنوان
بررسي تاثير مورفولوژي و درصد وزني BNدر كامپوزيت GO/BNبر خواص جذب الكتروشيميايي هيدروژن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/06
استاد راهنما
دكتر حسين آقاجاني
استاد مشاور
دكتر محمد روستائي
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
با توسعه سري صنعت، تقاضا براي انرژي نيز رو به افزايش است. احتراق سوختهاي فسيلي زغالسنگ، نفت
و گاز طبيعي منجر به مشكلات آلودگي محعيط زيسعت و همينعين محعدود شعدن ذخعاير آنهعا ميشعود.
بنابراين، توسعه مناب انرژي تجديدپذير ميتواند جايگزين مناسبي براي آنها باشد. نيتريد بور، مادهاي است
كه از بسياري جهات مانند سطح ويژه بالا، استحكام مكانيكي، مقاومت در برابر اكسيداسيون و چگالي كم به
گرافيت شباهت دارد؛ به همين دليل يك انتخاب مناسب براي ذخيره سازي هيدروژن است. همينين اكسيد
گرافن ) ،(GOبا نسبت سطح به حجم بالا ميتواند هيدروژن بيشتري را در تمام مكانهاي جذب ساختار لانه
زنبوري نيتريد بور موجود، ذخيره كند. اين پژوهش سنتز نيتريد بور به روش احياي مستقيم بوريك اسعيد و
سنتز اكسيد گرافن به روش هامرز بهبود يافته را گزارش ميدهد. سپس براي سنتز كامپوزيت ايعن دو معاده
روش هيدروترمال صورت گرفته است. براي اثبات موفقيت آميز بودن روش سنتز، از روشهاي مشخصهيعابي
مختلفي استفاده شعده اسعت. پعراش پرتعو ايكعس ( ،)XRDطيفسعنجي رامعان ()Raman Spectroscopy
تشكيل نيتريد بور و اكسيد گرافن را تأييد كردند. علاوه بعر ايعن، آزمعون BETبعراي تعيعين سعطح ويعژه و
تخلخل مواد انجام شد. همينين، ميكروسكوپ الكتروني روبشي حضور سعاختار دوبععدي را نشعان داد. ايعن
تصاوير نشاندهنده توزي نسبتا يكنواخت صفحات نيتريد بور و اكسيد گرافن در كنار يكديگر و تشكيل يك
ساختار متخلخل و چندلايه بودند كه براي نفوذ الكتروليت و يونها مناسعب اسعت. ظرفيعت ذخيعره سعازي
هيدروژن نمونههعاي سعنتز شعده بعا اسعتفاده از روش الكتروشعيميايي سعه الكتعرودي در محلعول پتاسعيم
هيدروكسيد ( 3 )KOHمولار ارزيابي شد. ولتامتري چرخهاي ( )CVدر بازه پتانسيلي -1تا ،V 0/2شعارژ و
دشارژ گالوانوستاتيك ( )GCDدر بازه پتانسيلي -1تا V 0و طيف سنجي امپعدانس الكتروشعيميايي ()EIS
براي بررسي نمونه بهينه استفاده شد. بيشترين ظرفيت ويژه مربوط به نمونه 50GO-50BNبه دست آمد كه
برابر با 34/48 F.g-1در نرخ روبش 10 mV.s-1است. مقدار ظرفيت ذخيرهسازي هيدروژن اين نمونه نيعز در
چگالي جريان 10 mA.g-1برابر با 791/66 F.g-1است. اين نتايج بيانگر آن است كه خواص همافزايي اكسيد
گرافن و نيتريد بور، با ايجاد تعادل ميان رسانايي الكتريكي و پايداري و سطح ويژه فعال نقعش مهمعي بعراي
جذب الكتروشيميايي و ذخيرهسازي برگشتپذير هيدروژن فراهم ميكند
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/02
عنوان به انگليسي
Investigating the Effect of BN Morphology and Weight Percentage in GO/ BN Composite on Electrochemical Hydrogen Storage Application
تاريخ بهره برداري
2/25/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زينب شكري
چكيده به لاتين
With the rapid development of industry, the demand for energy is also increasing. The
combustion of fossil fuels such as coal, oil and natural gas leads to environmental pollution
problems and the limitation of their reserves. Therefore, the development of renewable
energy sources can be a suitable alternative to them. Boron nitride is a material that is similar
to graphite in many aspects such as high specific surface area, mechanical strength, oxidation
resistance and low density; therefore, it is a suitable choice for hydrogen storage. Also,
graphene oxide (GO), with its high surface area to volume ratio, can store more hydrogen in
all the adsorption sites of the existing boron nitride honeycomb structure. This research
reports the synthesis of boron nitride by direct boric acid reduction and the synthesis of
graphene oxide by improved Hammers method. Then, a hydrothermal method was used to
synthesize the composite of these two materials. To prove the success of the synthesis
method, various characterization methods were used. X-ray diffraction (XRD), Raman
spectroscopy confirmed the formation of boron nitride and graphene oxide. In addition, BET
test was performed to determine the specific surface area and porosity of the materials. Also,
scanning electron microscopy showed the presence of a two-dimensional structure. These
images showed a relatively uniform distribution of boron nitride and graphene oxide sheets
next to each other and the formation of a porous and multilayered structure that is suitable for
the penetration of electrolyte and ions. The hydrogen storage capacity of the synthesized
samples was evaluated using a three-electrode electrochemical method in 3 M potassium
hydroxide (KOH) solution. Cyclic voltammetry (CV) in the potential range of -1 to 0.2 V,
galvanostatic charge and discharge (GCD) in the potential range of -1 to 0 V and
electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to investigate the optimal sample.
The highest specific capacitance was obtained for the 50GO-50BN sample, which is equal to
34.148 F.g-1 at a scan rate of 10 mV.s-1. The hydrogen storage capacity of this sample is also
equal to 791.66 F.g-1 at a current density of 10 mA.g-1. These results indicate that the
synergistic properties of graphene oxide and boron nitride, by creating a balance between
electrical conductivity and stability, and the active specific surface area plays an important
role for electrochemical adsorption and reversible hydrogen storage.
كليدواژه هاي فارسي
نيتريد بور، اكسيد گرافن، ناهم ساختار، ذخيره سازي الكتروشيميايي هيدروژن
كليدواژه هاي لاتين
Boron Nitride (BN), Graphene Oxide (GO), Heterostructures, Electrochemical Hydrogen Storage (EHS).
Author
Zeinab Shokri
SuperVisor
Prof. Dr. Hossein Aghajani