ايجاد پوشش كاتاليزوري نيكلي، روي الكترود فوم نيكل براي فرايند شكافت آب و توليد اكسيژن

ارشد

امروزه چارچوب‌هاي آلي – فلزي به دليل خواص ويژه‌اي كه دارند بسيار مورد توجه بوده و كاربردهاي متنوعي دارند. استفاده از خاصيت سطح ويژه بالاي آن‌ها و تخلخل بسيار زياد اين دسته از مواد سبب شده تا به عنوان كاتاليزور مورد استفاده قرار گيرند. واكنش شكافت آب واكنشي است كه نياز به شرايط ويژه‌اي دارد و از طريق فرايند‌هاي فتوشيميايي و يا الكتروشيميايي مي‌توان فرايند شكافت آب و تهيه گاز هيدرژون و اكسيژن را انجام داد. نكته حائز اهميت اين است كه اين واكنش از جنبه ترموديناميكي غيرخودبه‌خودي است و از لحاظ سينتيكي نيز سرعت بالايي ندارد. بنابراين، استفاده از كاتاليزور‌ها به منظور بهبود نحوه پياده‌سازي واكنش پيشنهاد شده است. همچنين، به دليل آنكه واكنش‌هاي توليد هيدروژن و اكسيژن، سطحي هستند، مي‌توان ضمن استفاده از الكترود مناسب به عنوان زيرلايه، اين كاتاليزور‌ها را با استفاده از روشي مناسب مانند فرايند سنتز حلال گرمايي، روي الكترود ايجاد نمود. با توجه به موارد بيان شده و خواص ويژه چارچوب‌هاي آلي – فلزي، در اين پژوهش، چارچوب آلي – فلزي پايه نيكل بر روي فوم نيكل به منظور شكافت آب مورد استفاده قرار گرفت. ارزيابي MOF سنتز شده توسط پراش پرتوي ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و پيوندهاي آن با كمك طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز بررسي شد. مشاهده شد كه چارچوب آلي – فلزي نيكل و همچنين حضور هيدروكسيد دولايه به ترتيب باعث كاهش 154 و 208 ميلي‌ولتي ولتاژ اضافه مورد نياز براي فرايند شدند. حضور آهن در تركيب و نسبت 7 به 3 نيكل به آهن نيز ولتاژي برابر با 157 ميلي‌ولت ايجاد نمود. علت اين امر، تغيير ريزساختار و افزايش سطوح فعال الكتروشيمي در حضور آهن است. بنابراين با تغيير عوامل موثر بر فرايند، الكترودي حاصل شد كه عملكرد مناسبي در فرايند شكافت آب از خود نشان داد.

206819

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر هاجر قنبري

مواد و متالورژي

دكتر سعيد رستگاري