سنتز، شناسایی و مطالعه رفتار الکتروشیمیایی نانو کاتالیستهای بر پایه آلیاژ نیکل دوپه شده بر روی بستر آلوتروپیصهای کربن بعنوان کاتد در صنعت کلرو- قلیا
عنوان اصلي به زبان ديگر
alkyl industrial-synthesis, caracterization and study of the electrochemical behavior of nano catalysts based on nickel alloyes doped on carbon allotropes substrate as a cathode in chloro
نام نخستين پديدآور
/میثم میرزایی ساعتلو
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
: شیمی
تاریخ نشرو بخش و غیره
، ۱۳۹۷
نام توليد کننده
، میرزائی
مشخصات ظاهری
نام خاص و کميت اثر
۱۳۳ص
یادداشتهای مربوط به نشر، بخش و غیره
متن يادداشت
چاپی - الکترونیکی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
کارشناسی ارشد
نظم درجات
شیمی فیزیک
زمان اعطا مدرک
۱۳۹۷/۰۳/۲۸
کسي که مدرک را اعطا کرده
تبریز
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
در سالهای اخیر به منظور کاهش مصرف برق در صنعت کلرو- قلیا، استفاده از کاتدهای دپلاریزه کننده اکسیژنی (ODC) به جای کاتدهای تولید کننده هیدروژنی (HER) پیشنهاد شده است .واکنش احیای اکسیژن (ORR) در این کاتدها صورت میصگیرد .از آنجا که سینتیک واکنش احیای اکسیژن بسیار کند بوده و به منظور اجرای آن در سرعت قابل قبول، نیاز به استفاده از کاتالیستصهای فلزی همچون پلاتین میصباشد .اما قیمت بالا و کمیاب بودن آن، استفاده از آن را در سیستمصهای مبدل انرژی محدود میصسازد .الکتروکاتالیستصهای آلیاژی نیکل قیمت پایین داشته و نسبت به پلاتین فراوانی بالایی دارند .در بخش اول کار پژوهشی نانوکاتالیستصهای آلیاژی مختلف بر پایه نیکل، از جمله نیکل- پالادیوم، نیکل- ایریدیوم و نیکل- روتنیوم با نسبتصهای مولی (Ni:M)(۱:۱) و (Ni:M)(۲:۱) بر روی بسترهای کربنی مختلف سنتز شده و نسبت به نانوکاتالیست تک فلزی نیکل بر روی بسترهای کربنی مختلف مقایسه شدهصاند .مطالعات مورفولوژی و آنالیز سطح الکتروکاتالیستصهای بهینه با استفاده از تکنیکصهای میکروسکوپ روبشی الکترونی SEM و EDX مطالعه شدهصاند .همچنین مطالعات الکتروشیمیایی با استفاده از تکنیکصهای اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی، ولتامتری چرخهصای و کرونوآمپرومتری بر روی انواع نانو کاتالیستصهای سنتز شده بر پایه نیکل برای رفتار الکتروکاتالیتیکی احیای اکسیژن بررسی شد .نتایج حاصل از مطالعات الکتروشیمیایی سه الکترودی در بین نانوکاتالیستصهای سنتز شده، نانوکاتالیستPd)(۲:۱) -(Niبر روی بستر کربنی گرافن اکسید کاهش یافته بهترین رفتار الکتروکاتالیستی مشاهده شد .همچنین نتایج حاصل از مطالعات SEM و EDX نشان دهنده سنتز موفقیت آمیز الکتروکاتالیست ها با نسبت وزنی (۸۰:۲۰) فلز نسبت به بستر کربنی و توزیع یکنواخت ذرات فلزی بر روی بستر کربنی بوده و اندازه ذرات فلزی در مقیاس نانو و زیر ۱۰۰ نانومتر میصباشد .در بخش دوم کار پژوهشی جوهر کاتالیتیکی بهینه بدست آمدهPd/rGO) -(Niبا نسبت مولی (۲:۱) از مطالعات الکتروشیمیایی سه الکترودی بر روی نفیون پوشش داده شد، و در سل الکترولایزر واقعی) نمک طعام (طراحی شده در آزمایشگاه پژوهشی علوم و تکنولوژی الکتروشیمی، شرایط کارکرد سل مانند :جریان اعمالی و غشای مبادله گر یونی مطالعه گردید و در نهایت مقدار ولتاژ سل با کاتد دپلاریزه کننده اکسیژن (ODC)نسبت به کاتد آزاد کننده هیدروژن (HER) در دانسیته جریان kA/m۲۴ به مقدار ۱.۴۲ ولت کاهش یافت
متن يادداشت
In recent years, the use of oxygen depolarized cathodes (ODC) has been proposed instead of hydrogen evolving cathodes (HER) in order to reduce the consumption of electricity in the chlor-alkali industry. These cathodes are used for Oxygen reduction reaction. Since the kinetics of the oxygen reduction reaction is very slow, it requires the use of metallic catalysts such as platinum to make that practical. The application of these cathodes in energy converter systems has been limited due to high price and scarcity.Nickel is more abundant of has reasenable price. In the first part of the research, various Ni- alloy nanocatalysts, such as Ni-Pd, Ni-Ir and Ni-Ru with molar ratios (Ni: M) (1: 1) and (Ni: M) (2: 1) were Synthesized on different carbon substrates and were compared to single-metal nickel nanocatalysts. on different carbon substrates. Morphological and Elemental content study of electrocataysts have been studied by using SEM and EDX techniques. Electrochemical studies were also carried out by using electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and chronoamperometry on a variety of nickel-based nanocatalysts for the electrocatalytic behavior of oxygen reduction reaction. The results of electrochemical studies of three electrodes indicate that nanocotalyst (Ni-Pd) (2: 1) on reduced graphene oxide has the best electrocatalytic behavior. Also, the results of SEM and EDX studies show the successful synthesis of electrocatalysts with a weight ratio (80:20) of metal relative to the carbon substrate and reveal the uniform distribution of metal particles on the carbon substrate. The size of the achieved metal particles was below 100 nm. In the second part of the research, an optimal catalytic ink (Ni-Pd/rGO) with molar ratio (2: 1) (obtained from three electrode cell tests) was covered on nafion membrant. As prepared nafion membrane was applied in a real electrolyser (NaCl) designed in the lab of The study of electrochemical science and technology. The operating conditions of electrolyser were: the applied current and the ion exchange membrane were studied, and lastly, the amount of cell voltage reduced to 1.42 V with the oxygen depolarized cathode (ODC) compared to the hydrogen evolution reaction (HER) cathode at a current density of 4 kA/m2
عنوان اصلی به زبان دیگر
عنوان اصلي به زبان ديگر
alkyl industrial-synthesis, caracterization and study of the electrochemical behavior of nano catalysts based on nickel alloyes doped on carbon allotropes substrate as a cathode in chloro
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )