مطالعه نظری کاهش اکسیژن در پیل سوختی با الکترود گرافینی دوپ شده بوسیله عناصر واسطه

فناوری پیل سوختی یکی از بهترین روش های تولید انرژی الکتریکی می باشد که در آن واکنش کاهش اکسیژن از اهمیت بالایی برخوردار است. برای بالا بردن بازده این روش، واکنش کاهش اکسیژن باید روی الکترود مناسبی انجام شود که فعالیت های تجربی مستلزم هزینه های بالاست. ولی با استفاده از نرم افزارهای رایانه ای می توان الکترودهایی را مدل سازی کرد تا بتوان بر این هزینه ها چیره شد. در این پایان نامه الکترودهایی با بستر گرافین و خوشه های کبالت و پلاتین توسط نرم افزار گوسین مدل سازی شدند. با توجه به نتایج بدست آمده الکترود شامل گرافین با خوشه 4تایی کبالت دارای بیشترین انرژی جذب و داشتن شرایط مطلوب از نظر توزیع بار الکتریکی و.... به عنوان بهترین کاتالیست انتخاب گردید. همچنین جذب مولکول اکسیژن روی تمام الکترودها، این انتخاب را تایید کرد. در الکترود انتخاب شده، مرحله مهم شکستن پیوند اکسیژن-اکسیژن با تمام گونه هایی که احتمال تشکیل شان می رود مدل سازی شدند و اختلاف انرژی واکنش های انجام شده در پیل سوختی بدست آمد و با هم مقایسه گردید. همچنین جذب یون هیدرونیوم روی آن، چه قبل از شکستن پیوند اکسیژن-اکسیژن و چه بعد از آن، و همینطور واکنش های انجام شده مدل سازی شدند و با توجه به نتایج، مطلوب ترین مکانیسم معرفی شد.