تهیه و بررسی کاربرد نانوکاتالیست ها برای الکترواکسیداسیون متانل در پیل های سوختی

در این تحقیق، نانوکاتالیست های پلاتین، نیکل، قلع، پلاتین-نیکل، پلاتین-قلع، پلاتین-نیکل-قلع، پلاتین-اورتوفریت لانتانیم و پالادیم-چیتوسان تهیه شدند. همچنین نانوکاتالیست های اورتوفریت لانتانیم-نافیون و اورتوفریت لانتانیم-نانولوله کربن-نافیون تهیه شدند. نانوکاتالیست های به دست آمده با تکنیکهای uv-vis و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) شناسایی شدند. فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست های تهیه شده برای الکترو اکسیداسیون متانول، اتانول و ایزوپروپانول در پیل های سوختی الکلی مستقیم با استفاده از الکترود کربن شیشه ای و با تکنیک های ولتامتری چرخه ای و کرونوآمپرومتری بررسی شد. اثر برخی عوامل تجربی مانند غلظت متانول، اتانول و ایزوپروپانول، غلظت الکترولیت، غلظت نانو کاتالیست، محدوده روبش پتانسیل و سرعت روبش بر دانسیته جریان آندی و پتانسیل اکسیداسیون متانول، اتانول و ایزوپروپانول مورد مطالعه و بهینه سازی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای الکترواکسیداسیون متانول در سرعت روبش mv s-1 50 با دانسیته جریان ma cm-2 783/401 بسیار بیشتر از نانوکاتالیست های پلاتین-نیکل-قلع-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 07/377، پلاتین-نیکل-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 72/291، پلاتین-قلع-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 74/162 و پلاتین-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 67/155 می باشد. همچنین پتانسیل آستانه الکترواکسیداسیون متانول در سطح نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان v 16/0 به دست آمد که بسیار منفی تر از پتانسیل آستانه اکسایش متانول در سطح سایر نانوکاتالیست های تهیه شده است. این امر نشان دهنده فعالیت کاتالیزوری بسیار بهتر نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای الکترواکسیداسیون متانول می باشد. بررسی های الکتروشیمیایی نشان دادند که فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای الکترواکسیداسیون اتانول در سرعت روبش mv s-1 50 با دانسیته جریان ma cm-2 509/410 بسیار بیشتر از نانوکاتالیست های پلاتین-نیکل-قلع-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 914/283، پلاتین-نیکل-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 535/281، پلاتین-قلع-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 933/158 و پلاتین-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 7/175 می باشد. پتانسیل آستانه الکترواکسیداسیون اتانول در سطح نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان v 14/0 به دست آمد که بسیار منفی تر از پتانسیل آستانه اکسایش اتانول در سایر نانوکاتالیست های تهیه شده است. این امر نشان دهنده فعالیت کاتالیزوری بسیار بهتر نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای اکسایش اتانول می باشد. نتایج نشان دادند که فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای الکترواکسیداسیون ایزوپروپانول در سرعت روبش mv s-1 100 با دانسیته جریان ma cm-2 287/206 بسیار بیشتر از نانوکاتالیست پلاتین-چیتوسان با دانسیته جریان ma cm-2 16/131 می باشد. این امر نشان دهنده فعالیت کاتالیزوری مناسب تر نانوکاتالیست پلاتین-اورتوفریت لانتانیم-چیتوسان برای اکسایش ایزوپروپانول می باشد. در الکترواکسیداسیون فرمیک اسید در سطح نانوکامپوزیت پلاتین-چیتوسان دو پیک اکسایشی آندی مربوط به هیدروژن زدایی و آب زدایی از فرمیک اسید به ترتیب با دانسیته های جریان 4/143 و ma cm-2 3/109 مشاهده گردید. افزایش زیاد دانسیته جریان مشاهده شده در مرحله رفت اکسایش فرمیک اسید در سطح الکترود gc-ptnps-chitosan نشان دهنده فعالیت کاتالیزوری مناسب این الکترود برای الکترواکسایش فرمیک اسید می باشد. سطح مقطع فعال الکتروشیمیایی برای الکترودهای gc-ptnps-chitosan، gc-pt-snnps-chitosan، gc-pt-ninps-chitosan، gc-pt-ni-snnps-chitosan وgc-pdnps-chitosan به ترتیب 50/197، 50/178، 98/219، m2/gpt 67/243 و m2/gpd 88/294 به دست آمد. فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست پلاتین-چیتوسان برای اکسایش متانول در یک پیل سوختی پلیمری تست شد. برای این منظور از یک پیل سوختی پلیمری cm2 5 تمام استیل با روکش طلا استفاده گردید. اثر برخی عوامل مانند دما و غلظت متانول بر دانسیته جریان آندی و پتانسیل اکسیداسیون متانول در پیل سوختی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند افت ولتاژ مشاهده شده به دلیل متانول عبوری، عبور متانول از غشاء نافیون و واکنش مستقیم آن با اکسیژن در کاتد، در دمای °c 80 و دانسیته جریان به دست آمده در دمای °c 78 بیشتر از دماهای دیگر می باشد. همچنین افت ولتاژ مشاهده شده در غلظت m 1 متانول بسیار بیشتر از غلظت m 5/0 متانول می باشد.