توصيفگر ها :
كمپلكسهاي تريس (اكسالاتو) , واكنش آزاد سازي هيدروژن , واكنش آزادسازي اكسيژن , الكتروكاتاليست , حلالهاي يوتكتيك عميق , اكسيد مس , اكسيد كبالت , اكسيد نيكل
چكيده فارسي :
هيدروژن بهعنوان يك سوخت پاك و تجديدپذير، نقشي مهم در گذر از سوختهاي فسيلي به سامانههاي انرژي سبز و پايدار دارد. بنابراين، توسعه الكتروكاتاليستهايي پايدار و كمهزينه براي توليد هيدروژن سبز در مقدار زياد، از اهميت زيادي برخوردار است. در اين پژوهش، يك مسير سنتز سبز و سازگار با محيطزيست، براي تهيه الكتروكاتاليستهاي اكسيدي تكفلزي، دوفلزي و سهفلزي بر پايه فلزهاي كبالت، مس و نيكل، كه فلزهايي ارزان قيمت و فراوان هستند، معرفي شدهاست. در اين مسير، از دو نوع حلال يوتكتيك عميق شامل كولين كلريد- اوره و گلايكوليك اسيد- بتائين، با نسبتهاي مولي ويژه، استفاده شد. در اين پژوهش، ابتدا پيشمادههاي نمك فلزي همراه با سديم اكسالات آسياب و به حلال يوتكتيك عميق اضافه شدند و پس از تشكيل كمپلكس، تحت فرآيند كلسينه شدن دومرحلهاي قرار گرفتند. در گام بعد، نمونههاي كلسينه شده با استفاده از آزمونهاي FT-IR، FE-SEM، TEM و XRD شناسايي شدند. در ادامه، تعداد 18 الكتروكاتاليست با شرايط ذكر شده، سنتز شد و عملكرد الكتروكاتاليستي نمونهها، در الكتروليت سولفوريك اسيد 1/0 و5/0 مولار و الكتروليت پتاسيم هيدروكسيد 1 و 3 مولار، در واكنشهاي آزادسازي هيدروژن و اكسيژن، به دقت بررسي شدند و نتيجهها به صورت كامل گزارش شدند. براساس نتيجههاي آزمونهاي الكتروشيميايي، الكتروكاتاليست دو فلزي اكسيدهاي كبالت-مس با نسبت مولي برابر، در فرآيند آزادسازي هيدروژن در محيط قليايي، با اضافه پتانسيل mV 257- و شيب تافل mV/dec 64 بهترين عملكرد را از خود نشان داد. در نهايت، نتيجههاي آزمونها نشان دادند كه مورفولوژي، ناخالصيها و نوع فلز مورد استفاده همگي به صورت همزمان در فعاليت الكتروشيميايي نمونهها، نقش اساسي دارند.
چكيده انگليسي :
Hydrogen, as a clean and renewable fuel, plays an important role in the transition from fossil fuels to green and sustainable energy systems. Therefore, the development of stable and low-cost electrocatalysts for large-scale green hydrogen production is of great importance. In this research, a green and environmentally friendly synthesis route is introduced for the preparation of mono-metallic, bi-metallic, and tri-metallic oxides electrocatalysts based on cobalt (,), copper(), and nickel ()—metals that are inexpensive and abundant. In this method, two types of deep eutectic solvents, including choline chloride–urea and glycolic acid–betaine, with specific molar ratios, were used. In the first step, the metal salt precursors were ground together with sodium oxalate and added to the deep eutectic solvent. After complex formation, the mixture was subjected to a two-step calcination process. In the next step, the calcined samples were characterized using FT-IR, FE-SEM, TEM, and XRD analyses. Then, 18 electrocatalysts were synthesized under the mentioned conditions, and their electrocatalytic performance in 0.1 and 0.5 M sulfuric acid electrolyte, and 1 and 3 M potassium hydroxide electrolyte, for hydrogen and oxygen
evolution reactions, was carefully investigated and the results were fully reported. According to the results of electrochemical tests, the bi-metallic cobalt–copper oxide electrocatalyst with an equal molar ratio showed the best performance in the hydrogen evolution reaction in an alkaline medium, with an overpotential of −257 mV and a Tafel slope of 64 mV·dec⁻¹. Finally, the results revealed that the morphology, impurities, and the type of metal used all simultaneously play a fundamental role in the electrochemical activity of the samples.