بررسی عملکرد نانوکاتالیست های دوفلزی برای بهبود فرایند اکسایش اتیلن گلیکول و گلیسرول در پیل سوختی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط زیست، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی ـ دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 گروه نانوفناوری- دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

در این کار نانوذره های دو فلزی پالادیم ـ روی با استفاده از روش سونوشیمی در نسبت های مولی گوناگون بر روی بستر عامل دار شده کربن ولکان سنتز شدند. ساختارهای سنتزی به وسیله طیف سنجی نشر اتمی ـ پلاسمای جفت شده القایی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، پراش پرتو ایکس و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرار گرفتند. فعالیت الکتروکاتالیستی نانوساختارهای سنتزی در اکسایش سوخت های اتیلن گلیکول و گلیسرول بررسی و با نانوذره های تک فلزی پالادیوم توسط ولتامتری چرخه ای و روبش خطی مقایسه شد. بر پایه نتیجه های به ­دست آمده، بیش ­ترین و کم­ ترین فعالیت بر پایه چگالی جریان در فرایند اکسایش به ترتیب مربوط به Pd2Zn/C و Pd/C می باشد. بررسی مکانیسم اکسایش ولتامتری این دو الکل در سطح آند پوشش داده شده با Pd2Zn/C نشان دهنده این است که فرایند تحت کنترل جرم می باشد و گونه برای اکسایش به سمت الکترود نفوذ می‌کند. نتیجه­ ها نشان می دهد که این نانوکاتالیست دو فلزی یک گزینه خوبی به عنوان کاتالیست آندی برای پیل های سوختی الکلی مستقیم است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] An H., Pan L., Cui H., Li B., Zhou D., Zhai J., Synthesis and Performance of Palladium-Based Catalysts for Methanol and Ethanol Oxidation in Alkaline Fuel Cells. Electrochimica Acta, 102: 79-87 (2013).
[2] Antolini E., Gonzalez E.R., Alkaline Direct Alcohol Fuel Cells. J Power Sources, 195: 3431-50 (2010).
[4] Fathirad F., Afzali D., Mostafavi A., Bimetallic Pd-Zn Nanoalloys Supported on Vulcan XC-72R Carbon as Anode Catalysts for Oxidation Process in Formic Acid Fuel Cell. Int. J. Hydrogen Energy, 41: 13220-6 (2016).
[5] Fathirad F., Mostafavi A., Afzali D., Bimetallic PdeMo Nanoalloys Supported on Vulcan XC-72R Carbon as Anode Catalysts for Direct Alcohol Fuel Cell, Int. J. Hydrogen Energy, 42, 3215-3221 (2017).
[7] Li YJ., Gao W., Ci L.J., Wang C.M., Ajayan P.M., Catalytic Performance of Pt Nanoparticles on Reduced Graphene Oxide for Methanol Electro-Oxidation. Carbon, 48: 1124-28 (2010).
[9] Ma S.C., Sadakiyo M., Luo R., Heima M., Yamauchi M., Kenis P.J.A., One-Step Electrosynthesis of Ethylene and Ethanol from CO2 in an Alkaline Electrolyze. J. Power Sources, 301: 219-228 (2016).
[11] Rostami H., Omrani A., Rostami AA., On the Role of Electrodeposited Nanostructured Pd-Co Alloy on Au for the Electrocatalytic Oxidation of Glycerol in Alkaline Media, Int. J. Hydrogen Energy, 40: 9444-51 (2015).
[12] Rostami H., Rostami A.A., Omrani A., Investigation on Ethanol Electrooxidation via Electrodeposited PdeCo Nanostructures Supported on Graphene Oxide. Int. J. Hydrogen Energy, 40: 10596-604 (2015).
[14] Serov A., Kwak C., Recent Achievements in Direct Ethylene Glycol Fuel Cells (DEGFC). Appl. Catal. B Environ, 97: 1-12 (2010).
[15] Serov A., Martinez U., Atanassov P., Novel Pd–In Catalysts for Alcohols Electrooxidation in Alkaline Media. Electrochem. Commun, 34: 185-188 (2013).
[16] Song J.H., Fan SJ., Yu J.Y., Ye K.H., Xu C.W., Glycerol Electrooxidation on au Hollow Spheres Three-Dimensional Structure Catalyst. International J. Electrochem Sci, 7: 10842-10850 (2012).
[17] Yu E.H., Wang X., Krewer U., Li L., Scott K., Direct Oxidation Alkaline Fuel Cells from Materials to Systems. Energy Environ. Sci,. 5: 5668-80 (2012).
[18] Yue H.R., Zhao Y.J., Ma X.B., Gong, J.L., Ethylene Glycol Properties, Synthesis, and Applications. Chem. Soc. Rev., 41: 4218-44 (2012).
[19] Zhang J., Lu S., Xiang Y., Shen P.K., Liu J., Jiang S.P., Carbon‐Nanotubes‐Supported Pd Nanoparticles for Alcohol Oxidations in Fuel Cells: Effect of Number of Nanotube Walls on Activity. Chemistry and Sustainability, 8: 2956-2966 (2015).
[20] Zhang Z., Xin L., Qi J., Chadderdon D.J., Li W., Supported Pt, Pd and Au Nanoparticle Anode Catalysts for Anion-Exchange Membrane Fuel Cells with Glycerol and Crude Glycerol Fuels. App. Catal. B, 136-137: 29-39 (2013).
[22] Zhao Z., Arentz J., Pretzer LA., Limpornpipat P., Clomburg J.M., Gonzalez R., Schweitzer N.M., Wu T., Miller J.T., Wong M.S., Volcano-Shape Glycerol Oxidation Activity of Palladium-Decorated Gold Nanoparticles. Chemical Science, 5: 3715-28 (2014).
[23] Zheng M.Y., Wang A.Q., Ji N., Peng J.F., Wang X.D., Zhang T., Transition Metal Tungsten Bimetallic Catalysts for the Conversion of Cellulose into Ethylene Glycol. Chem. Sus. Chem, 3: 63-66 (2010).