Skip to main content
SUPERVISOR
محمد ژیانی (استاد راهنما) سعید اصلان زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Javad Rezaei
جواد رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Preparation and evaluation of hydrogen electrode based on nickel nanoparticles and its alloys including of NiCo and NiFeCo on the geraphene substrate in water electrolysis
Water electrolysis is one of the best methods for high purity Hydrogen (and Oxygen) production. Nomerous studies have been devoted on the investigation of HER catalysts improvment. Using non precious and durable electrocatalysts with low overpotential and high activity instead of noble metals is one of the most investigated subjects. In this project, nickel nano particles and its alloys (NiCo and NiFeCo) have been grown on the reduced graphene oxide support and deposited on Ni foam substrate to employ as HER catalyst. The structures of these catalysts were investigated by various techniques such as FT-IR, EDS, Raman, XRD, SEM and TEM. These thechniques showed that applied method for synthesis of a porous and homogeneous elctrocatalaysts was successful. To evaluate the electrochemical behavior of these nano catalysts, various techniques such as cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry were apllied. The electrocatalitic activity of Ni/rGO, NiCo/rGO and NiCoFe/rGo were improved after 500 CV cycles. Observed onset overpotential of NiCo/rGO and NiCoFe/rGO would be -57 mV and -55 mV, respectively. NiCo/rGo show high exchange current density, 0.295 mA cm -2 . Finally, to study the performance of these nano particles under real conditions, an alkaline electrolysis cell was used. NiCo/rGO and NiCoFe/rGO exhibited the cell voltage 1.8 and 1.9 V, respectively at the current density of 200 mA cm -2 .
شکافت آب یکی از بهترین روش ها برای تولید هیدروژن (و اکسیژن) با خلوص بالا است. بهبود عملکرد الکترود کاتد که محل تولید هیدروژن است یکی از موضوعات مورد توجه برای محققان به شمار می آید. یافتن کاتالیست های ارزان قیمت با پایداری زیاد و فعالیت خوب به جای فلزات گران قیمت و نجیب به عنوان الکترود هیدروژن، موضوع بسیاری از تحقیقات دنیا است. بنابراین در این پژوهش، با هدف ساخت یک الکترود کارا برای تولید هیدروژن، نانو ذرات نیکل و آلیاژ های آن (نیکل-کبالت و نیکل-آهن-کبالت) بر روی بستر گرافن رشد داده شده و روی فوم نیکل لایه نشانی شده اند. ساختار این نانو ذرات به وسیله ی روش های مختلفی از جمله طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه، طیف سنجی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرار گرفت. که نتایج این تکنیک های اندازه گیری نشان می دهد اندازه درات از 40 تا 90 نانومتر است و پخش همگن نیز به خوبی صورت گرفته است. برای ارزیابی رفتار الکتروشیمیایی نانو ذرات ساخته شده از روش های الکتروشیمیایی نظیر ولتامتری چرخه ای ، ولتامتری روبش خطی و ... بهره برده شده است. نتایج نشان می دهد که فعالیت الکتروکاتالیستی نیکل و آلیاژهای آن با گذشت زمان بهبود می یابد به گونه ای که پس از 500 پیمایش محدوده ی پتانسیل آلیاژ NiCo/rGO دارای پتانسیل مازاد آغازین 57mV - و چگالی جریان تبادلی mA cm -2 295/0 است. این پارامتر ها برای آلیاژ NiFeCo/rGo، به ترتیب 55mV - و mA 029/0cm -2 است. برای مطالعه عملکرد این نانو ذرات در فرایند تولید هیدروژن در شرایط واقعی، یک سل الکترولیزی غشایی مورد استفاده قرار گرفت و در شرایط مختلف عملیاتی ارزیابی شد. نتایج این ارزیابی نشان داد که الکتروکاتالیست های NiCo/rGO و NiCoFe/rGO در چگالی جریان mA cm -2 200 به ترتیب دارای پتانسیل 8/1 و 9/1 ولت هستند که در مقایسه با الکتروکاتالیست Ni/rGO دارای عملکرد بهتری را نشان می دهند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی