اصلاح الکترود پیل سوختی متانولی جهت کاهش اثر مسمومیت مونوکسید کربن بر روی نانوذرات پلاتین

امروزه پیل های سوختی متانولی به عنوان جایگزینی برای موتورهای اتومبیل و باتری های لیتیمی بسیار مورد توجه می باشند. اما مقاومت پایین کاتالیست پلاتین الکترود آند در مقابل مونوکسیدکربن (co) تولیدی در واکنش اکسایش متانول، قیمت بالا و پایداری پایین کاتالیست ها و نیز عبور متانول از غشا استفاده تجاری از این پیل ها را محدود ساخته است. در این تحقیق راهکارهایی جهت رفع این مشکلات پیشنهاد شده است. در این رساله، پلاتین بر روی مخلوطی از ولکان و درصدهای جرمی متفاوت از پلی آنیلین احیا شده و با مقایسه کارایی کاتالیست های حاصله با کاتالیست تجاری pt/c در واکنش اکسایش متانول، نسبت بهینه پلی آنیلین به کربن تعیین شده است. نتایج حاصله نشان می دهند که کاتالیست ساخته شده با 20% وزنی پلی آنیلین در ساختار پایه آن) pani 20%pt/c- (، بهترین کارایی در واکنش اکسایش متانول را از خود نشان می دهد. بالا بودن فعالیت این کاتالیست به واسطه توزیع یکنواخت ذرات پلاتین در سطح پایه و افزایش مقاومت ذرات پلاتین در مقابل co حاصل شده است. با بکارگیری این کاتالیست در الکترود آند یک پیل متانولی تنفس طبیعی، چگالی توان تا حدود دو برابر افزایش می یابد. همچنین کاتالیست های آلیاژی ptsn با درصدهای مولی مختلف pt:sn بر پایه مخلوط کربن و 20% وزنی پلی آنیلین ساخته شده و کارایی این کاتالیست ها در واکنش اکسایش متانول با کاتالیست تجاری ptru/c مقایسه شده است. مطالعات الکتروشیمیایی نشان می دهند که کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn بیشترین مقاومت در برابر co و بهترین کارایی را در واکنش اکسایش متانول از خود نشان می دهد. پتانسیل اکسایش co در سطح این کاتالیست حدود 68 میلی ولت کمتر از مقدار آن در سطح کاتالیست ptru/c می باشد. همچنین پیک جریان واکنش اکسایش متانول در سطح این کاتالیست حدود 40% بیشتر از کاتالیست ptru/c است. علاوه بر این، بر اساس آزمون تخریب تسریع یافته، پایداری کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn به مقدار قابل ملاحظه ای بیشتر از کاتالیست ptru/c می باشد بگونه ای که در پایان این آزمایش پیک جریان اکسایش متانول در سطح کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn تنها حدود 20% افت کرده است در حالیکه مقدار این افت در سطح کاتالیست ptru/c حدود 80% می باشد. نتایج حاصله از بکارگیری این کاتالیست در الکترود آند پیل سوختی متانولی تنفس طبیعی نشان می دهند که این کاتالیست میتواند به عنوان جایگزین کاتالیست تجاری ptru/c در پیل های متانولی مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت به منظور تجزیه حرارتی پلی آنیلین، کاتالیست بهینه pani 20%pt/c- در دماهای مختلف و تحت اتمسفر آرگون حرارت دهی شده و تاثیر دمای این فرایند بر کارایی کاتالیست ها بررسی شده است. نتایج آزمایشات الکتروشیمیایی بیانگر آن است که حرارت دهی کاتالیست تا دمای?c 500 موجب بهبود خواص کاتالیستی و افزایش مقاومت آن در برابر co می شود. بررسی کارایی این کاتالیست بهینه در پیل متانولی تنفس طبیعی نیز نشان می دهد که حرارت دهی کاتالیست تا دمای ?c 500 مقدار توان حاصله را تا حدود 92% افزایش می دهد.