بهبود عملکرد و سینتیک چارچوب فلزی آلی مس با استفاده از گرافن اکساید احیاشده برای واکنش کاهش اکسیژن در پیل های سوختی

هدف اصلی این تحقیق ، ساخت و ارائه الکتروکاتالیست هایی غیرفلزی با عملکرد مطلوب وقیمت مناسب، به منظور استفاده در کاتد پیل های سوختی، برای واکنش احیای اکسیژن می باشد. به همین منظور، شش الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکساید (GO) ، گرافن اکساید عامل دار شده با نیتروژن و گوگرد (NS –RGO) ، چارچوب فلزی آلی مس (Cu –MOF) ، MOF % 6GO - Cu- ، MOF NS - RGO - Cu- 6 %و MOF NS - RGO - Cu-8 % با روش های هیدروترمال سنتز شدند. در ادامه، عملکرد، فعالیت و ساختار الکتروکاتالیست های سنتز شده با استفاده از آزمایش های الکتروشیمیایی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت و با الکتروکاتالیست تجاری Pt/C 20 % مقایسه شد. براساس نتایج آزمایش های فیزیکی، ساختار الکتروکاتالیست های سنتز شده یکنواخت است و لایه نشانی های مورد نظر به درستی انجام شده است. همچنین، براساس تحلیل مورفولوژیالکتروکاتالیست ها، اندازه ذرات به محدوده نانومتر رسیده است. الکتروکاتالیست MOF NS - RGO - Cu-8 % بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را داشت، که پتانسیل آغاز آن V vs Ag/AgCl -0/06 محاسبه گردید. همچنین، پیک مربوط به واکنش احیای اکسیژن در ولتاژ V -0/08 نمایان شد که چگالی جریان در این ولتاژ، mA/cm2 -4/8 است. میزان الکترون منتقل شده توسط این الکتروکاتالیست 3/53 محاسبه گردید، که نشان می دهد به مسیر چهار الکترونی برای واکنش احیای اکسیژن بسیار نزدیک است. پتانسیل آغاز الکتروکاتالیست های NS - RGO - Cu-MOF 6% و GO – Cu-MOF 6% به ترتیب -0/08 V و -0/11 V بدست آمد

Keywords:

پیل سوختی , واکنش احیای اکسیژن , الکتروکاتالیست , چارچوب فلزی آلی , پایه غیرفلزی