ساخت نانو الکتروکاتالیست های هیدروکسید دولایه با فلزهای روی و آلومینیوم جهت بهبود واکنش احیای اکسیژن در پیل سوختی

به منظور توسعه الکتروکاتالیزورهای فلزی کارآمد و کمهزینه برای واکنش کاهش اکسیژن در این پژوهش، شش الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکساید GO ، گرافن اکساید احیا شده و سپس عامل دار شده با نیتروژن و سولفور N,S–Rgo، هیدروکسیدهای دولایه آلومینیوم و روی ZnAl-LDH و هیبریدهای N,S–rGO-ZnAl-LDH با نسبت های 1:1 ، 1:3 و1:5 با روش های هیدروترمال سنتز شد. خواص فیزیکی، مورفولوژی و ساختار الکتروکاتالیست های سنتزشده با استفاده از آنالیز های پراش پرتوی ایکس XRD ، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی FESEM انجام شده است. محاسبات الکتروشیمیایی با بکارگیری تکنیک های ولتامتری چرخه ای CV ، ولتامتری روبشی خطی LSV و کرونوآمپرومتری و محاسبه تعداد الکترون های انتقالی، برای سنجش عملکرد الکتروکاتالیست ها، و با مقایسه با کاتالیست تجاری Pt/C % 20 ، در واکنش کاهش اکسیژن به کار گرفته شد. براساس نتایج آزمایش های فیزیکی، علاوه بر یکنواخت بودن و لایه نشانی صحیح ساختار الکتروکاتالیست های سنتز شده، اندازه ذرات نیز به محدوده نانومتر رسید. طبق نتایج الکتروشیمیایی، از میان الکتروکاتالیست های سنتزشده، الکتروکاتالیست N,S–rGO-ZnAl-LDH با نسبت 1:1 بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را نسبت به سایر الکتروکاتالیسته ها داشت که نشان دهنده اثر هم افزایی خوب بین N,S-rGO و ZnAl-LDH برای واکنش کاهش اکسیژن است. پتانسیل آغاز آن -0/01 V محاسبه گردید. میزان متوسط الکترون منتقل شده توسط این الکتروکاتالیست 3/60 محاسبه گردید، که بیانگر نزدیک بودن به مسیر چهار الکترونی برای واکنش احیای اکسیژن است. میزان پایداری الکتروکاتالیستی درمحیط قلیایی مطلوب بود. میتوان نتیجه گرفت هیبرید هیدروکسیدهای دولایه LDHs و پایه های کربنی، هدایت الکتریکی، فعالیت الکتروکاتالیستی، سطح فعال و پایداری را برای واکنش کاهش اکسیژن را بهبود می دهند.

Keywords:

پیل سوختی , واکنش کاهش اکسیژن ORR , الکتروکاتالیست های غیر فلزی , هیدوکسیدهای دولایه LDH , عامل دار کردن گرافن اکساید