تهیه الکترود طلای اصلاح شده با نانوذرات فلزی و کاربرد الکتروکاتالیزوری آن

هیدروژن فراوانترین عنصر موجود در طبیعت است و به دلیل داشتن ویژگی هایی چون تجدیدپذیری، قابلیت ذخیره شدن، امکان حمل ونقل و نیز غیرآلاینده بودن، جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی که زوال پذیر و مخرب زیست محیط می باشند، محسوب می شود. کاربرد هیدروژن در پیل های سوختی که بخش عمده ای از تحقیقات الکتروشیمیایی را به خود معطوف داشته، بسیار حائز اهمیت می باشد. هیدروژن موجود در طبیعت به فرم ترکیبی است و باید با استفاده از روش های مختلف گاز هیدروژن آزادسازی گردد. در حال حاضر از بهترین کاتالیست ها برای انجام واکنش آزادسازی گاز هیدروژن(her)، پلاتین و یا آلیاژهایی از پلاتین می باشد، ولی اغلب محدودیت در فراهم ساختن پلاتین (از جمله گرانقیمت بودن آن)، محدودیت هایی در کاربرد آن ایجاد می کند. بنابراین تحقیقات وسیعی به توسعه ی الکتروکاتالیست ها و افزایش فعالیت آنها و کاهش مقدار مصرفی پلاتین، اختصاص داده شده است. هدف از انجام این پژوهش یافتن روشی است که مقدار پلاتین کمتری روی سطح الکترود آورده شود در حالیکه کارایی الکترود برای آزادسازی هیدروژن حفظ شده و یا بهبود یابد. در مطالعات انجام شده در این پایان نامه الکترودهای طلای پوشیده با نانوذرات پلاتین و طلا با تخلخل نانو و پوشیده با تقریباً یک لایه پلاتین تهیه شده و فعالیت الکتروکاتالیستی آن ها برای انجام فرآیند her، نسبت به مقدار پلاتین آورده شده روی سطح الکترود، در محیط اسیدی و با استفاده از روش های الکتروشیمیایی کرونوآمپرومتری و به خصوص ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته اند. تهیه ی نانوذرات پلاتین روی سطح الکترود از طریق پوشاندن سطح الکترود با نافیون و استفاده از ویژگی های تبادل یون این پلیمر و نیز جایگزینی گالوانی خودبخودی فلز مس با پلاتین انجام شد و برای تهیه ی الکترود دوم، ترسیب الکتروشیمیایی مس قبل از پتانسیل ترمودینامیکی(upd) آن روی الکترود طلا با تخلخل نانو انجام گرفته سپس جایگزینی گالوانی خودبخودی مس با پلاتین انجام شد. مقدار پلاتین تشکیل شده روی سطح هر یک از الکترودهای مذکور به ترتیب حدود ?g07/0 و ?g02/0 معادل با ?g/cm2030/0 و ?g/cm2004/0 محاسبه شد. با توجه به نتایج تجربی حاصل از داده های نمودارهای تافل مقدار تقریبی j0 به ترتیب ma/cm226/0 و ma/cm257/0 و با توجه به مقدار پلاتین موجود روی سطح به ترتیب ma/?g 43/1 و ma/?g 10/8 و مقدار ? نیز به ترتیب 93/0 و 50/1 گزارش شد. هر دو روش تهیه ی الکترود در این تحقیق با توجه به کاهش مقدار پلاتین مصرف شده در سطح الکترود، در مقایسه با الکترودهای تهیه شده در پژوهش های مشابه فعالیت الکتروکاتالیستی خوبی را برای انجام فرآیند her از خود نشان دادند و الکترودهای ساخته شده پایداری نسبتاً خوبی در زمان کارکرد طولانی مدت در محیط اسیدی سولفوریک اسید m5/0 و دمای اتاق از خود نشان دادند.