9396

بررسي ذخيره‌سازي هيدروژن فوم نيكل با پوشش اكسيد گرافن و تأثير عوامل آلاينده

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي

1403

حسين آقاجاني

1403/08/15

مواد و متالورژي

Investigation of Hydrogen Storage Efficiency in Graphene Oxide-Coated Nickel Foam: The Role of Contaminants

در سال‌هاي اخير با توجه به خواص منحصربه‌فرد اكسيد گرافن، استفاده از آن در كاربردهاي ذخيره‌سازي هيدروژن مورد توجه واقع شده است. به منظور بررسي ميزان جذب هيدروژن، پوششي از اكسيد گرافن به علاوه عوامل آلاينده و بدون اين عوامل با استفاده از پوشش‌دهي هيدروترمال بر روي فوم نيكل اعمال مي‌شود. فوم نيكل به دليل دارا بودن نسبت استحكام به وزن بالا، نسبت سطح به حجم بسيار بالا و توانايي انتقال جريان خوب كه سبب بهبود جذب هيدروژن مي‌شود، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ابتدا يك لايه اكسيد گرافن از طريق روش پوشش‌دهي هيدروترمال بر روي فوم نيكل تحت شرايطي پوشش داده مي‌شود. اكسيد گرافن با استفاده از روش هامرز بهبود يافته سنتز شده است. در اين روش، فوم نيكل درون محلولي از پيش آماده شده در بشر اتوكلاو انداخته مي‌شود كه اين محلول مي‌تواند حاوي مقاديري پيش‌ماده از عناصر مختلف با نسبت‌هاي معين نيز باشد و در دماي 180 درجه سانتي‌گراد به مدت 12 ساعت براي تكميل فرايند پوشش‌دهي به آن زمان داده مي‌شود. مجموعه آناليزها براي بررسي پوشش اكسيد گرافن و چگونگي تأثير آن در ميزان جذب هيدروژن، شامل روش‌هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) براي بررسي مورفولوژي نمونه و رامان (Raman) در راستاي شناسايي نقص در اكسيد گرافن است. همچنين آناليزهاي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه‌اي (CV)، باردهي– تخليه گالوانواستات (GCD) جهت بررسي ميزان جذب هيدروژن و در نهايت آناليز طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) با هدف بررسي رفتار الكتروشيميايي سطح پوشش استفاده شد. از تحليل و بررسي نتايج آناليزهاي انجام شده، فوم نيكل با پوشش اكسيد گرافن فاقد آالينده، داراي ظرفيت ذخيره‌سازي 1-7.39mAhg است و نمونه با پوشش اكسيد گرافن و آلاينده بور، با ظرفيت 1-24.6mAhg بيشترين ميزان ذخيره‌سازي هيدروژن را به دليل افزايش ميزان سطح ويژه و تخلخل در مقايسه با ساير نمونه‌ها دارد.

اكسيد گرافن، ذخيره‌سازي هيدروژن، پوشش‌دهي هيدروترمال، تأثير عوامل آلاينده، فوم نيكل