تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : علي رضا مادرام

دانشكده : علوم

استاد راهنما : دکتر رضا کريمي شروداني

تاريخ دفاع : 30/7/87

رشته و گرايش : شيمي-تجزيه

استاد مشاور : -

مطالعات سينتيکي واکنش آزادسازي هيدروژن در سطح الکترود Ni-Fe-C و Ni-P-C در محلول‌هاي قليايي به روش طيف‌سنجي مقاومت ظاهري الکتروشيميايي

چكيده

واکنش آزادسازي هيدروژن (HER) در محلول هاي آبي يکي از مهم ترين فرآيندهاي الکترودي مطالعه شده است. اين واکنش از دو ديدگاه الکتروشيمي بنيادي و کاربردي مورد توجه قرار گرفته است. از نظر مباني نظري و بنيادي، واکنش آزادساي هيدروژن به عنوان يک واکنش الگو در سينتيک الکتروشيميايي و مطالعات الکتروکاتاليستي محسوب مي گردد. همچنين، با توجه به مشکلات ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي که علاوه بر آلايندگي و مسايل زيست محيطي، زوال پذير نيز مي باشند، نقش و اهميت هيدروژن را به عنوان يکي ازمهم ترين گزينه هاي جايگزين سوختهاي فسيلي برجسته تر ساخته است. به علاوه توسعه پيلهاي سوختي و حساسيت کاتاليستهاي مورد استفاده در آنها، مستلزم هيدروژن خالص به عنوان سوخت مصرفي مي باشد. يکي از روشهاي توليد هيدروژن خالص، الکتروليز محلول هاي آبي مي باشد. مهمترين چالش موجود در اين روش کاهش انرژي مصرف شده از طريق کاهش اضافه ولتاژ HER در سطح الکترودهاي بکار رفته مي باشد. لذا تحقيقات وسيعي در زمينه معرفي مواد الکتروکاتاليستي جديد و توسعه آنها انجام مي شود. در مطالعات انجام شده در اين پايان نامه، رفتار الکتروکاتاليستي الکترودهي ترکيبي Ni62Fe35C3 و Ni81P16C3 توسط روشهاي الکتروشيميايي مختلف و بهخصوص با استفاده از روش طيف سنجي مقاومت ظاهري الکتروشيميايي، براي اولين بار بطور جامع بررسي گرديد و اطلاعات کاملي از کميت هاي سينتيکي آنها استخراج گرديد. تهيه الکترودها به روش ترسيب الکتروشيميايي در سه مرحله انجام شده است. به علاوه الکترودهاي Ni64Fe36، Ni83P17 و Ni96C4نيز به منظور مقايسه با الکترودهاي ترکيبي فوق مطالعه شدند. با توجه به نتايج تجربي حاصل از تقريب داده هاي نمودارهاي پلاريزاسيون حالت پايا (تافل) و طيف سنجي مقاومت ظاهري الکتروشيميايي، معين گرديد که واکنش آزادسازي هيدروژن در سطح تمامي الکترودهاي مطالعه شده از طريق مکانيسم والمر‑هيروفسکي پيش مي رود. مرحله تعيين کننده سرعت نيز در تمامي موارد، مرحله هيروفسکي بوده است. نتايج حاصل از مطالعات انجام شده دلالت بر فعال بودن الکترودهاي ترکيبي مطالعه شده براي انجام واکنش آزادسازي هيدروژن در محلول قليايي 1NaOH M همراه با پايداري فيزيکي و الکتروشيميايي مطلوب در کارکردهاي طولاني مدت داشته است. افزايش فعاليت الکترودهاي مطالعه شده براي واکنش آزادسازي هيدروژن به واسطه افزايش دو عامل مساحت واقعي سطح (ضريب ناهمواري) و فعاليت ذاتي حاصل از اثرات همسايگي گونه هاي سازنده آن ها بوده است. منتهي منشاء اصلي فعاليت در آنها، فعاليت ذاتي تشخيص داده شد. در واقع عامل اصلي ارتقاء فعاليت الکتروکاتاليستي مشاهده شده براي الکترودهاي توصيف شده يا به عبارت ديگر افزايش فعاليت ذاتي، به واسطه ورود کربن در بافت الکترودها و اثرات همسايگي آن برروي ساير اتم هاي تشکيل دهنده ي کاتاليست تشخيص داده شد.

واژه هاي کليدي: واکنش آزادسازي هيدروژن، طيف سنجي مقاومت ظاهري الکتروشيميايي، الکترودهاي ترکيبي، Ni-Fe-C ، Ni-P-C ، الکتروکاتاليز