Skip to main content
SUPERVISOR
محمد ژیانی (استاد راهنما) امیر عبد الملکی (استاد مشاور) سعید اصلان زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Kazem Esteghlal
کاظم استقلال

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Preparation and evaluation of the performance and nano structure of the new anode electrode based on Fe: Ni: Co catalyst for direct 1-propanol fuel cell
Replace fossil fuels with renewable sources, has attracted much attention. Types of low temperature fuel cells, are a good option to replace fossil fuels. Hydrogen fuel cells are one of the alternatives. Direct alcohol fuel cells (DAFCs) have attracted enormous attention as power sources for portable electronic devices and traortation because liquid alcohol fuels have a higher energy density and are easier to handle and store than hydrogen gas fuel. Among various types of alcohols, 1-propanol is one of the most promising candidates for direct alcohol fuel cells (DAFCs). 1-Propanol is less toxic than methanol, it is less prone to crossover to the cathode, and it is not poison to the cathode like the methanol. 1-propanol is linear alcohol has an inherently a high energy density, due to the liquid, easily stored and also chemically stable, non-flammable, so a good option for fuel cell research n-propanol directly between fuel cells. In the present study, we introduce on the first time Pt-free Hypermec TM as anode electrocatalyst, which is high electrocatalytic activity then other Pt-free electrocatalyst for electrooxidation of 1-propanol in alkaline media. Performance of this electrode compared to Pd/C (10 wt. %) this ability have been done by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry. Finally, Pt-free Hypermec TM catalyst were incorporated into the passive air breathing direct 1-propanol fuel cell. The electrocatalytic oxidation of n-propanol was studied on Pt-free Hypermec TM (Fe-Co-Ni) nanocatalysts and Pd supported over commercial carbon electrodes in 0.1 M KOH solution at room temperature. Cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and chronoamperometry techniques were employed. Scanning electron microscopy (SEM) was also employed to morphological study of the catalyst layer. In this project, a porous anode electrode based on Pt-free Hypermec TM nanocatalyst was prepared for the evaluation of 1-propanol electrooxidation in alkaline media. The morphological characterization and treatment of nano catalysts studied by scanning electron microscope (SEM). The images showed porous structures for catalysts that create desirable distribution for fule on the catalyst surface. Performances of the Pt-free electrode and conventional palladium anode electrode in 1-propanol electro oxidation reaction were compared. The Pt-free Hypermec TM showed a higher activity toward n-propanol oxidation than the d/C (10 wt. %), in the cyclic voltammetry measurement. The chronoamperometry results showed clearly that the Hypermec TM is a better catalyst for n-propanol oxidation reaction than the Pd/C (10 wt. %). The ratio of the current response of the forward anodic peak (I f ) to their verse anodic peak (I b ) is a measure of the fraction of the catalyst surface which has not been poisoned.The higher value of I f /I b , is equivalent to less poisoning of the electrode. Within the error limits, the value of I f /I b obtained for the Pt-free Hypermec TM (0.68) was comparable to the 0.75 for Pd/C (10 wt. %). The maximum current density value obtained for the Pt-free Hypermec TM was 63 µA.µg -1 metal and for Pd/C (10 wt. %) was 48 µA.µg -1 metal in present the fuel. Therefore, the Hypermec TM electrocatalyst had a higher catalytic activity than Pd/C (10 wt. %) electrocatalyst. Moreover, n-propanol oxidation reaction on the tow electrode is diffusion-controlled and represents a good linear correlation with propanol concentration. The results indicate that Pt-free Hypermec TM (Fe-Co-Ni) nanocatalysts is attractive as a promising electrocatalyst of alkaline direct 1-propanol fuel cells.
جایگزین سازی سوخت های فسیلی با منابع تجدید پذیر، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. انواع پیل های سوختی دمای پایین، گزینه خوبی برای جایگزینی با سوخت های فسیلی هستند. پیل‌های سوختی هیدروژنی یکی از این جایگزین‌ها است. علیرغم کارایی مناسب این پیل‌ها، محدودیت‌های عمده‌ای در ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن وجود دارد و همچنین هزینه‌ی تولید پیل‌های سوختی هیدروژنی بسیار زیاد است؛ لذا کاربرد آن ها در صنایع قابل حمل محدود شده است و پیل های سوختی الکلی برای منابع قابل حمل جایگزین آن شده اند. n- پروپانول یک الکل خطی است که به طور ذاتی دارای دانسیته انرژی بالایی است، به دلیل مایع بودن، راحت ذخیره می‌شود و همچنین از لحاظ شیمیایی، پایدار و غیرقابل اشتعال است؛ بنابراین پیل سوختی n- پروپانول مستقیم گزینه‌ خوبی برای تحقیق بین پیل‌های سوختی است. در این پایان‌نامه، نانو کاتالیست آندی غیر پلاتینی ارزان حاوی آهن- نیکل-کبالت که با پالادیم Hypermec TM آرایش شده است، در پیل سوختی n- پروپانول مستقیم استفاده شد و عملکرد آن با نانو کاتالیست wt) ??%Pd/C(تجاری، مقایسه گردید. اثر غلظت n- پروپانول بر روی کارایی، با این دو نانو کاتالیست آندی بررسی و سوخت بهینه معرفی شد.سوخت بهینه مقدار سوخت برای هر دو نانو کاتالیست ??? مولار ?-پروپانول و یک مولار پتاسیم هیدروکسید به دست آمد.با استفاده از این سوخت در پیل سوختی - پروپانول مستقیم با نانو کاتالیست آندی Hypermec TM و wt) ??%Pd/C( به ترتیب بیشینه دانسیته توان mW.cm -2 ???? و mW.cm -2 ????به‌دست آمد. سپس برای بررسی عملکرد، خواص فیزیکی و همچنین مورفولوژی این دو کاتالیست آندی، از روش‌های ارزیابی پلاریزاسیون، ولتامتری چرخه‌ای، امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و میکروسکوپ الکترونی (SEM) استفاده شد. داده های ولتامتری چرخه‌ای نشان داد که دانسیته جریان تولیدشده در غلظت بهینه سوخت، برای کاتالیست Hypermec TM برابر با µA.µg -1 metal 69 و برای wt) 10%Pd/C( برابر با µA.µg -1 metal 48 است. آزمایش اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی مقاومت‌ها در نواحی مختلف پلاریزاسیون به‌کار گرفته شد. برای کاتالیست Hypermec TM سه قوس مشاهده شد، اولی در نواحی فرکانس بالا که به مقاومت الکترولیت، دومی در نواحی فرکانس متوسط که به مقاومت انتقال بار و سومین قوس به مقاومت انتقال جرم نسبت داده شدند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی