27708

سنتز الكتروكاتاليزگر نقره پالاديوم به روش ولتامتري چرخه¬اي بر بستر گرافيتي به عنوان الكتروكاتاليزگري با كارايي بالا براي توليد الكتروشيميايي هيدروژن در محيط اسيدي

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي تجزيه

1397

1400/11/10

علي غفاري نژاد - سيدحجت‌اله كاظمي قهفرخي

شيمي

توليد الكتروشيميايي هيدروژن با استفاده از كاتاليزگرهايي با كارآيي بالا از راهكار هاي مؤثر براي دستيابي به يك منبع انرژي پاك و تجديد پذير است. پالاديوم به عنوان يكي از بهترين عناصر به عنوان كاتاليزگر داراي قيمت بسيار بالايي مي باشد. در مطالعه¬ي حاضر با استفاده از فلز نقره ميزان مصرف پالاديوم را كاهش داده و كارايي آن بهبود داده شده است. در اين تحقيق پوشش Pd-Ag با استفاده از روش رسوب دهي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه¬اي در حمام رسوب دهي حاوي يون پالاديوم و نقره بر سطح ميله¬ي گرافيتي ايجاد شد و فاكتورهايي از جمله روش نشانش پوشش، نسبت غلظت دو نمك، تعداد چرخه و سرعت روبش بهينه گرديد. آزمون هاي مختلف الكتروشيميايي جهت سنجش فعاليت و پايداري كاتاليزگري نمونه ها در الكتروليت يك دهم مولار سولفوريك اسيد انجام شدند. به منظور مطالعه¬ي مشخصات سطحي پوشش هاي ايجاد شده، از آزمون ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني (FESEM) مجهز به طيف سنج پراش انرژي پرتوي ايكس (EDS) و آزمون هاي پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. در حالت بهينه اضافه ولتاژ در شار جريان 10- ميلي آمپر بر سانتي متر مربع برابر با 5/177- ميلي ولت و شيب تافلي آن برابر با(mV.dec-1) 9/120 مي باشد كه يكي از بهترين فعاليت¬ هاي كاتاليزگري را نسبت به ساير پوشش ها بر پايه نقره و پالاديوم از خود نشان مي دهد. از دلايل فعاليت بالاي كاتاليزگري نمونه¬ي بهينه مي¬توان به هم افزايي اتم¬هاي نقره و پالاديوم، ساختار نانو خوشه¬اي ايجاد شده و مساحت سطح فعال الكتروشيميايي بالا اشاره كرد. تغيير بسيار كم اضافه پتانسيل الكترود بهينه تحت چگالي 100- ميلي آمپر بر سانتي متر مربع به مدت 5 ساعت الكتروليز، نشان از پايداري الكترود بهينه در شرايط كاري و محيط اسيدي مي باشد. روش ساخت كم هزينه، تك مرحله¬اي و بدون استفاده از هيچ گونه چسب و اتصال دهنده و فعاليت كاتاليزگري بسيار بالا و پايداري خوب نمونه¬ي بهينه Pd-Ag، امكان استفاده تجاري اين الكترود را ميسر مي¬سازد.

1401/10/26

Synthesis of palladium silver electrocatalyst by cyclic voltammetry on graphite substrate as high performance electrocatalyst for electrochemical production of hydrogen in acid aqueous media

1/30/2023 12:00:00 AM

Electrochemical production of hydrogen using high-efficiency catalysts is an effective way to achieve a clean and renewable energy source. Palladium as one of the best elements as a catalyst has a very high price. In the present study, the use of silver metal reduced the consumption of palladium and improved its efficiency. In this research, Pd-Ag coating was generated using the cyclic voltammetric electrochemical deposition method in a deposition bath containing palladium and silver ions on the surface of graphite rods. Factors such as coating marking method, the concentration of two salts, the number of cycles, and scanning speed were optimized. Various electrochemical tests were performed to measure the activity and catalytic stability of the samples in one-tenth of a molar sulfuric acid electrolyte. To study the surface characteristics of the coatings, field emission electron microscopy (FESEM) test equipped with an X-ray energy diffraction (EDS) spectrometer and X-ray diffraction (XRD) tests were used. In the optimal case, the overvoltage in the current flux of -10 mA / cm2 is equal to -177.5 mV and its TOEFL slope is equal to (mV.dec-1) 120.9, which is one of the best catalytic activities. Compared to other coatings based on silver and palladium. The reasons for the high catalytic activity of the optimal sample include the synergy of silver and palladium atoms, the resulting nanocluster structure, and the high electrochemically active surface area. A very small change in the optimal potential of the electrode at a density of -100 mA / cm2 for 5 hours of electrolysis indicates the stability of the optimal electrode in working conditions and an acidic environment. The low-cost, single-step fabrication method without the use of any adhesives or binders and the very high catalyst activity and good stability of the optimal Pd-Ag sample make it possible to use this electrode commercially.

رسوب دهي الكتروشيميايي , الكتروكاتاليزگر , واكنش توليد هيدروژن

electrochemical deposition , Electrocatalyst, , Hydrogen production reaction

Negar Jamiei

Dr. Ghafarinezhad