سنتز و بررسی نانو کاتالیست های پالادیم و آلیاژ پالادیم-کبالت برای بهبود واکنش احیا اکسیژن در پیل های سوختی الکلی

در این رساله، سنتز الکتروکاتالیست های آلیاژی مبنا پالادیمی بر پایه کربن ولکان و کربن نانوتیوب های چند دیواره گزارش و از این دسته از مواد به عنوان الکتروکاتالیست های کاتدی در پیل های سوختی متانولی مستقیم ایستا استفاده شده است. آنالیز xrd این الکتروکاتالیست ها نشان داده که، این مواد دارای ساختار fcc و تک فازی از پالادیم(pd) می باشند. کارآیی این الکترودها برای واکنش احیای اکسیژن به وسیله روش های ولتامتری چرخه ای(cv) ، ولتامتری با روبش خطی(lsv) ، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(eis) ، کرونو آمپرومتری(ca) ، پلاسمای زوج شده القایی(icp) ، روش طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ روبش الکترونی(sem-edx) و میکروسکوپ انتقال الکترونی (tem) مورد بررسی قرار گرفته است. در مقایسه با الکتروکاتالیست pd، الکتروکاتالیست های آلیاژی دو فلزی با نسبت های اتمی مختلف پالادیم به کبالت، فعالیت جرمی و فعایت ویژه بالاتری(حدود 1/2 - 5/6) برای واکنش احیای اکسیژن نشان داده اند. این افزایش برای الکتروکاتالیست های مبنا پالادیمی با تغییر در پارامتر شبکه و ترکیب سطحی pdxco در ارتباط می باشد. همچنین، از پایه کربنی دوتایی برای ساخت مجموعه غشا الکترود(mea) در پیل های سوختی متانولی مستقیم ایستا(pdmfc) و بررسی جزییات الکتروشیمیایی آن ها استفاده شده است. خواص الکتروکاتالیتیکی برای واکنش احیای اکسیژن به وسیله منحنی های پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در pdmfc مورد ارزیابی قرار گرفته است. پیلی که در آن از نسبت 25:75 کربن نانو تیوب چند دیواره به کربن ولکان به عنوان پایه دوتایی استفاده شده است، 50 درصد افزایش کارآیی را نسبت به پیلی که در آن از کربن نانو تیوب چند دیواره به عنوان پایه یک تایی استفاده شده را نشان داده است. نتایج حاصل از پارامترهای سینتیکی نشان می دهد که، وارد شدن کربن نانو تیوب چند دیواره به عنوان پایه دوم منجر به افزایش سطح قابل دسترس، هدایت الکتریکی خوب و سینتیک سریع واکنش احیای اکسیژن می شود. تغییرات سطح الکتروکاتالیست های آلیاژی مبنا پالادیمی با تغییر تعداد سیکل ها با استفاده از تست پایداری تسریع شده مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج به دست آمده از تست پایداری تسریع شده با افزایش کارآیی این الکتروکاتالیست های مبنا پالادیمی در پیل های سوختی متانولی مستقیم در ارتباط می باشد.