پیل سوختی واکنش احیا اکسیژن

چکیده: واکنش احیا اکسیژن بر روی الکترودهای پلی کریستال نقره (سیم نقره) ، نقره آبکاری شده بر روی گرافیت،مس و مس آبکاری شده بر روی نقره آبکاری شده با استفاده از ولتامتری چرخه ای، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و منحنیهای پلاریزاسیون در محیط قلیایی بررسی گردید. کلیه مراحل احیا اکسیژن بر روی الکترود پلی کریستال نقره با استفاده از تغییر سرعت روبش در منحنی ولتاموگرام چرخه ای شناسایی گردید. تغییر مقاومت فرکانس بالا در پتانسیلهای مختلف به تغییر حد واسطهای جذب سطح شده نسبت داده شد. بر مبنای این نتایج مکانیسم احیا اکسیژن بر روی الکترود پلی کریستال نقره 2 الکترونی تشخیص داده شد. رفتار الکتروشیمیایی بستر گرافیتیek20 در محیط قلیایی بررسی گردید. پیکهای اکسیداسیون و احیا اکسیژن و هیدروژن در ولتاموگرام چرخه ای شناسایی شد. اثر حضور اتمهای جذب سطح شده اکسیژن و هیدروژن با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی گردید که نتایج نشان می دهند که اتمهای جذب سطح شده هیدروژن تعیین کننده رفتار الکترود هستند. بررسی رفتار الکتروشیمیایی نقره آبکاری شده در محیط آبی بر روی بستر گرافیتی، با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نشان دهنده عملکرد کاتالیستی نقره در برابر واکنش احیا اکسیژن است. پاسخ الکترودهای نقره آبکاری شده در دو محیط آبی و غیر آبی مقایسه گردید. عملکرد بهتر الکترود آبکاری شده در محیط غیر آبی به عدم حضور اتمهای جذب سطح شده هیدروژن و ساختار کریستالی آن نسبت داده شد. مکانیسم احیا اکسیژن با رسم منحنی پلاریزاسیون الکترود نقره آبکاری شده بر روی دیسک چرخان در سرعتهای مختلف چرخش 4 الکترونی تعیین گردید. واکنش احیا اکسیژن بر روی الکترود مس آبکاری شده بر روی کربن شیشه ای(دیسک چرخان) در محیط قلیایی بررسی گردید. نتایج حاکی از مکانیسم 2 الکترونی بودن مکانیسم بر روی الکترود مس می باشد. مقایسه پاسخ الکترود مس آبکاری شده بر روی نقره آبکاری شده با الکترودهای نقره و مس آبکاری شده تنها نسبت به واکنش احیا اکسیژن نشان میدهد که این الکترود عملکرد بهتری نسبت به الکترودهای مس و نقره به تنهایی دارد. این امر در واقع اثر هم افزایی افزودن مس به الکترود نقره را نشان میدهد. مدت زمان آبکاری مس بر روی نقره با استفاده از پاسخ الکترود به واکنش احیا اکسیژن بهینه گردید.با استفاده از تغییر سرعت چرخش تعداد الکترون مبادله شده طی فرآیند احیا تعیین گردید که نشان دهنده مکانیسم 4 الکترونی بر روی الکترود بهینه شده می باشد. با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی رفتار الکترود در ناحیه کنترل سینتیکی و ناحیه کنترل انتقال جرمی در سرعتهای مختلف چرخش بررسی گردید.نتایج حاکی از متفاوت بودن عملکرد سیستم در این دو ناحیه است. مدار معادل مناسب برای هر دو ناحیه طراحی و با استفاده از نرم افزار شبیه سازی گردید. با استفاده از داده های امپدانس ثابت سرعت واکنش احیا اکسیژن در سرعتهای مختلف چرخش محاسبه گردید.