شماره ركورد
34911
پديد آورنده
اميرحسين شيدادل
عنوان
توليد الكتروشيميايي هيدروژن با استفاده از الكتروكاتاليزگر CoFe-LDH/Ni nanotube بر روي بستر فوم نيكل
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي معدني
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/12
استاد راهنما
فرانك منطقي-محبوبه رباني
استاد مشاور
استاد مشاور ندارم
دانشكده
شيمي
چكيده
با توجه به اينكه نياز به مصرف انرژي روز به روز درحال افزايش است و مصرف سوختهاي فسيلي محدوديت منابع و همچنين آلودگي محيط زيستي را به همراه دارد، همواره نياز پيدا كردن به سوخت هاي جايگزين امري ضروري است؛ لذا دانشمندان در سراسردنيا به دنبال معرفي يك جايگزين مناسب براي سوختهاي فسيلي مي-باشند. توليد الكتروشيميايي هيدروژن با استفاده از كاتاليزگر هاي ارزان با بازدهي بالا يكي از بهترين گزينه ها است كه به عنوان سازوكار ذخيره يك منبع انرژي پاك و پايدار به حساب ميآيد. دراين پايان نامه براي اولين بار سنتز نانوساختار CoFe-LDH/Ni nanotube/NF با استفاده از روش الكتروشيميايي در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول، با روش پتانسيل ثابت يك لايه نانولوله نيكل بر روي يك زيرلايه فوم نيكل نشانده شده و در مرحله دوم، يك لايه CoFe-LDH به روش پتانسيل ثابت بر روي لايه اول با كنترل شرايط مانند زمان و پتانسيل، رسوب گذاري الكتريكي شد. از آنجا كه زمان و پتانسيل در شرايط رسوب گذاري لايه دوم موثر ميباشد، درنتيجه بهينه سازي براي لايه دوم صورت گرفت و آزمونهاي رايج الكتروشيميايي براي سنجش فعاليت و پايداري الكتروكاتاليزگرها توسط آزمون هاي الكتروشيميايي در محلول الكتروليت 1 مولار NaOH انجام شد. طبق نتايج، الكترود بهينه شده در زمان 225 ثانيه و پتانسيل 4/1- ولت بازده HER بسيار عالي با اضافه ولتاژ (RHE)mV 5- وmV 237- در چگالي جريانهاي mA.cm-²10 و 100، و همين طور پايداري بسيار خوبي دست¬كم تا 12 ساعت از خود نشان داد. نتايج نشان ميدهد استفاده همزمان از الكتروكاتاليزگرهاي نانولوله نيكل و CoFe-LDH ، اثر هم افزايي دارد كه باعث افزايش نسبت سطح به حجم و بهبود تعداد مكانهاي فعال ميشود. به دليل عملكرد بالاي آن براي HER و سنتز ساده، سريع و بدون استفاده از مواد گران قيمت براي آماده سازي، الكترود پيشنهادي مي¬تواند به عنوان يك مورد عالي براي شكافت الكتروشيميايي آب در نظر گرفته شود.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/16
عنوان به انگليسي
Electrochemical Hydrogen Production Using CoFe-LDH/Ni nanotube Electrocatalyst on Nickel Foam Substrate
تاريخ بهره برداري
3/3/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرحسين شيدادل
چكيده به لاتين
As energy demand continues to rise daily, along with the finite nature of fossil fuels and environmental pollution, there remains a constant need to identify alternative fuels. Hydrogen production via electrochemical processes using inexpensive, high-performance catalysts is one of the best options and serves as a mechanism for storing a clean and sustainable energy source. In this thesis, for the first time, a CoFe-LDH/Ni nanotube/NF nanoarchitecture was synthesized electrochemically in two stages. In the first stage, using a fixed-penetration deposition approach, a Ni nanotube layer was deposited onto a nickel foam substrate. In the second stage, a CoFe-LDH layer was electrodeposited at a fixed potential on the first layer under controlled conditions, such as time and potential. Since the time and potential during the deposition of the second layer influence the process, optimization for the second layer was performed. Conventional electrochemical tests for assessing the activity and stability of electrocatalysts were conducted in a 1 M NaOH electrolyte solution. According to the results, the optimized electrode achieves a very high hydrogen evolution reaction (HER) efficiency at an overpotential (RHE) of 5 mV and −237 mV at current densities of 10 and 100 mA·cm⁻², respectively, after a deposition time of 225 seconds and at a potential of −1/4V. The electrode also demonstrated excellent stability for at least 12 hours. The results indicate a synergistic effect when Ni nanotube and CoFe-LDH electrocatalysts are used simultaneously, which increases the surface-to-volume ratio and enhances the number of active sites. Due to its high performance for HER, along with straightforward, rapid synthesis and avoidance of expensive materials, the proposed electrode could be an excellent candidate for electrochemical water splitting.
كليدواژه هاي فارسي
قوم نيكل , الكتروكاتاليزگر , واكنش تكاملي هيدروژن
كليدواژه هاي لاتين
Nickle foam , Electrocatalyst , Hydrogen Evolution Reaction
Author
Amirhosein Sheidadel
SuperVisor
Faranak Manteghi-Mahboubeh Rabbani