بررسی فعالیت نانوکاتالیست آندی بر پایه پلاتین جهت کاربرد در پیل های سوختی الکلی

در این پروژه ابتدا نانوکاتالیست پلاتین/کربن به وسیله‌ی کاهش شیمیایی نمک پلاتین با کاهنده شیمیایی سدیم بور هیدرید سنتز شد. ویژگی‌های ساختاری و مورفولوژی نانوکاتالیست سنتز شده با استفاده از طیف­سنجی پراکنش انرژی و میکروسکوپ روبش الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت و پایداری نانوکاتالیست Pt/C در الکترواکسیداسیون الکلهای مختلفی مانند متانول، ۲- پروپانول و ۱و۲- پروپان­دی­ال در محیط قلیایی مورد بررسی قرار گرفت. تکنیک‌های ولتامتری چرخه‌ای، کرونوآمپرومتری و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی واکنش اکسیداسیون استفاده شدند. Pt/C دانسیته جریان بالایی در اکسیداسیون ۱و۲-‌ پروپان­دی­ال در مقایسه با متانول و ۲- پروپانول نشان می‌‌دهد. مقدار پتانسیل آغازی برای Pt/C در اکسیداسیون ۱و۲- پروپان دی ال مقدار منفی تر نسبت به اکسیداسیون متانول دارد که این امر به دلیل سنتیک سریع واکنش اکسیداسیون ۱و۲- پروپان دی ال می­باشد. نتایج آزمایشات کرونوآمپرومتری تایید می­‌کند که Pt/C دانسیته جریان پایدارتری در اکسیداسیون ۱و۲-‌‌‌ پروپان‌دی‌ال نشان می‌­دهد. نتایج حاصل از امپدانس الکتروشیمیایی پس از طی ۱۰۰ چرخه نشان داد که مقاومت انتقال بار در اکسیداسیون ۱و۲-‌‌‌ پروپان‌دی‌ال کمترین مقدار و برای ۲-پروپانول بیشترین مقدار را دارد. دلیل این امر این است که در اکسیداسیون۱و۲-‌‌‌ پروپان‌دی‌ال مقاومت کاتالیست در برابر جذب حد واسط بالاست و حد واسط ها به راحتی نمی­‌توانند سایت‌های فعال واکنش را مسدود کنند.

نوع فایل :word

تعداد صفحات :۱۱۰

*———————————–*

فصل اول:مقدمه­ ای بر پیل­های سوختی

۱-۱- مقدمه

۱-۲- پیل سوختی چیست؟

۱-۳- تاریخچه

۱-۴- کاربرد­های پیل سوختی

۱-۵- انواع پیل سوختی

۱-۵-۱- پیل سوختی پلیمری یا غشاء مبادله کننده پروتون

۱-۶- پیل­های سوختی الکلی مستقیم

۱-۷- سوخت­های مورد استفاده در پیل­های سوختی الکلی

۱-۷-۱- متانول به­عنوان سوخت

۱-۷-۱-۱- پیل سوختی متانول مستقیم

۱-۷-۲- ۲-پروپانول

۱-۷-۲-۱- پیل سوختی ۲-پروپانولی مستقیم

۱-۷-۳- پروپیلن­گلیکول

۱-۷-۳-۱- پیل سوختی ۱و۲-پروپان­دی­ال مستقیم

۱-۸- کاتالیست مورد استفاده در آند پیل­های سوختی

۱-۸-۱- بهبود کاتالیست پلاتین با استفاده از بسترهای مختلف

۱-۸-۱-۱- کربن بلک

۱-۹- مطالعه اکسیداسیون الکل­ها روی الکتروکاتالیست­های بر پایه پلاتین

۱-۹-۱- سینیتیک واکنش اکسیداسیون متانول در DMFC

۱-۹-۲- مکانیسم اکسایش متانول

۱-۹-۲- اکسیداسیون ۲-پروپانول و پروپیلن­گلیکول روی الکتروکاتالیست­های برپایه پلاتین

۱-۱۰- اهداف پروژه

فصل دوم مبانی نظری

۲-۱- مقدمه

۲-۲- تکنیک­های مورد استفاده

۲-۳- ولتامتری

۲-۳-۱- ولتامتری با روبش خطی پتانسیل

۲-۳-۲- ولتامتری چرخه‏ای

۲-۳-۳- عوامل موثر در واکنش­های الکترودی در حین ولتامتری چرخه­ای

۲-۳-۴- نحوه عمل در ولتامتری چرخه­ای

۲-۴- نمودارهای تافل

۲-۵- روش طیف­‏نگاری امپدانس الکتروشیمیایی

۲-۶- مشخصه­یابی سطح الکترود

۲-۶-۱- SEM

۲-۶-۲- EDS

فصل سوم: بخش تجربی

۳-۱- مواد شیمیایی

۳-۲- دستگاه‌های مورد استفاده

۳-۳- الکترود­های به­کار گرفته شده در روش­های ولتامتری

۳-۴- تهیه کاتالیست پلاتین/کربن

۳-۵-تهیه جوهر کاتالیست

۳-۶- آماده­سازی الکترود کربن­شیشه

فصل چهارم: بحث و نتیجه­ گیری

۴-۱- کلیات

۴-۲- بررسی ریخت­شناسی و تجزیه عنصری

۴-۳- ولتامتری چرخه­ایPt/C  در محلول قلیایی

۴-۴- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست  Pt/Cدر محلول بازی متانول

۴-۴-۱- بررسی ولتاموگرام چرخه­ای الکترود Pt/C/GC در محلول بازی متانول

۴-۴-۲- بررسی منحنی­‌های EIS و کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در اکسایش متانول

۴-۵- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست  Pt/Cدر محلول قلیایی ۲-پروپانول

۴-۵-۱- بررسی ولتاموگرام چرخه‌ای الکترود Pt/C در اکسیداسیون ۲-پروپانول

۴-۵-۲- بررسی منحنی­‌های نایکوئیست و کرونوآمپرومتری کاتالیست Pt/C در اکسایش ۲-پروپانول

۴-۶- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست  Pt/Cدر اکسیداسیون ۱و۲-پروپان‌دی‌ال

۴-۶-۱- ولتامتری چرخه‌ای الکترود Pt/C/GC در محلول قلیایی ۱و۲-پروپان‌دی‌ال

۴-۶-۲-بررسی پایداری Pt/C اکسیداسیون ۱و۲-پروپان‌دی‌ال

۴-۷- بررسی عملکرد کاتالیست پلاتین/کربن در اکسیداسیون سوخت‌های مختلف

۴-۷-۱- بررسی و مقایسه ولتاموگرام‌های چرخه‌ای الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون متانول، ۲-پروپانول و ۱و۲-پروپان‌دی‌ال در محیط قلیایی

۴-۷-۲- مقایسه و بررسی نمودارهای ولتامتری روبش خطی Pt/C در اکسیداسیون الکل­های مختلف

۴-۷-۳-  مقایسه و بررسی نمودارهای تافل کاتالیست Pt/C  در اکسیداسیون الکل‌ها

۴-۷-۴- بررسی نمودارهای کرونوآمپرومتری الکترود  Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل‌های مختلف

۴-۷-۵- مطالعات اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی الکترود  Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل‌های مختلف

۴-۸-نتیجه گیری

۴-۹-پیشنهادات

۴-۱۰-منابع