Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Zhiani,Kazem Karami
محمد ژیانی (استاد راهنما) کاظم کرمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Rostami Mal Khalifeh
حسین رستمی مال خلیفه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Direct alcohol fuel cells (DAFCs) generate electrical power by feeding a liquid fuel directly to an anode, which makes them easier to design as small and lightweight fuel cells. It is well known that methanol is volatile and relatively toxic. Therefore, other alcohols are being considered as alternative fuels. Ethanol is less toxic compared to methanol, and can be easily produced in great quantity by fermentation of sugar containing raw material. Thus, direct ethanol fuel cells (DEFCs) have attracted more and more attention. The use of polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerol as fuels can be interesting choice because they are less toxic and display relatively high theoretical energy density(5.2 and 5kWh kg-1 for ethylene glycol and glycerol respectively). Pt-based catalysts are recognized as the best electrocatalyst for low temperature fuel cells. However, the limitation of the usage of Pt-based catalysts comes from high cost and limited Pt resources. One effective approach to the cost reduction is to reduce the usage of the Pt catalysts or to replace the Pt catalysts. In the present study, Pd(dba) 2 electrocatalyst has been used for the electrooxidation of different alcohols(ethanol, methanol, ethylene glycol and glycerol) in alkaline media. The Structure of Pd(dba) 2 characterized by X-ray spectroscopy. The electrooxidation of alcohols on Pd(dba) 2 was studied by different electrochemical methods such as; Cyclic Voltammetry (CV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and chronoamperometry. The onset potential and the specific peak current density of the ethanol, EG and glycerol electrooxidation have shown a notable value for Pd(dba) 2 catalyst compare to conventional catalyst according to CV results. EIS and chronoamperometry electrochemical techniques were used to investigate the stability of Pd(dba) 2 catalyst before and after get 50, 100,150 and 200 CV. The electrochemical impedance spectroscopy studies at different potential reveal that the alcohols electrooxidation on Pd(dba) 2 catalyst is a complex reaction by many different intermediate products. It is shown that before starting of CV the resistance naturally became smaller in values. After 50th cycle, the diameter of the impedance arcs increase, suggesting the organic groups in the catalyst structure prevented from attack of hydroxyl groups and alcohol on the palladium surface. In the higher cycles (after 100th and 150th cycles), Nyquest plots show a smaller value for Rct than 50th cycle in both of potentials. A possible explanation is that with increasing the number of cycle's hydroxyl groups and alcohol adsorbed on the catalyst active sites and anodic reaction became more active. In continue, Pd(dba) 2 poisoning occurs and Rct has been increased after 200th cycle.
در مطالعه پیل های سوختی الکلی مستقیم، هدف اصلی توسعه یک الکتروکاتالیست بهینه شده با اضافه ولتاژ کم و مقاومت بالاست. در این پروژه، به منظور توسعه کاتالیست های مورد استفاده در آند پیل های سوختی الکلی برای اولین بار از کاتالیستی جدیدی بر پایه پالادیم با نام Pd(dba) 2 یا بیس (دی بنزیلیدن استون) پالادیم (0) که یک کاتالیست آلی فلزی بر پایه پالادیم و دی بنزیلیدن استون می باشد، استفاده شد. برای بررسی میزان فعالیت کاتالیست Pd(dba) 2 ، از تکنیک ولتامتری چرخه ای و به منظور بررسی پایداری کاتالیست در برابر مسمومیت از تکنیک های طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و کرونوآمپرومتری استفاده شد. نتایج ولتامتری چرخه ای نشان داد که Pd(dba) 2 الکتروکاتالیست مناسبی برای اکسیداسیون اتانول، اتیلن گلیکول و گلیسرول می باشد ولی برای اکسیداسیون متانول مناسب نیست. مقدار پتانسیل آغازی برای Pd(dba) 2 در اکسیداسیون اتانول مقدار منفی تر نسبت به سایر الکل ها دارد که این امر به دلیل سنتیک سریع واکنش اکسیداسیون اتانول می باشد. نتایج حاصل از کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی پس از طی 200 چرخه نشان داد که مقاومت انتقال بار در اکسیداسیون اتانول کمترین مقدار ولی برای گلیسرول بیشترین مقدار را دارد. دلیل این امر این است که در اکسیداسیون اتانول مقاومت کاتالیست در برابر جذب حد واسط بالاست و حد واسط ها به راحتی نمی توانند سایت های فعال واکنش را مسدود کنند اما در اکسیداسیون گلیسرول به دلیل وجود حدواسط های تولید شده مسمومیت ها راحت تر روی کاتالیست اثر می گذارند و باعث مسدود شدن سایت های فعال می شوند در نتیجه مقاومت انتقال بار افزایش می یابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی