نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

الکترولیز زوجی کاهش کربن دی‌اکسید و سنتز آندی پلیمر کوئوردیناسیون مس-نیتروبنزایمیدازول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان-دانشکده شیمی- زنجان-ایران
چکیده
در این پژوهش، به‌منظور غلبه بر چالش‌های اساسی فرآیند کاهش الکتروشیمیایی کربن دی‌اکسید در سلول‌های الکتروشیمیایی متداول، به‌ویژه بازده انرژی پایین، یک سیستم الکترولیز زوجی طراحی شد. در این کار، واکنش اکسایش آب (OER) که فرآیندی با سرعت کند است، با سنتز پلیمر کوئوردیناسیون آمورف مس-نیتروبنزایمیدازول ( (Cu-NBim در شرایط ملایم جایگزین شد. با توجه به پتانسیل استاندارد اکسایش فلز مس (34/0+ ولت ) در مقایسه با آب (23/1+)، این فلز از لحاظ ترمودینامیکی شرایط استاندارد راحت‌تری برای اکسایش نسبت به آب دارد و بنابراین انرژی مورد نیاز سلول الکترولیز به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. بخش کاتدی سلول، مجهز به کاغذ گرافیتی اصلاح شده با کاتالیزگر کبالت فتالوسیانین/نانولوله کربنی چند دیواره ( (CoPc@MWCNT است که برهم‌کنش‌های قوی میان اجزای آن منجر به توزیع CoPc شده است، که نقشی حیاتی در بهبود عملکرد الکتروکاتالیزگری ایفا می‌کند. نتایج الکتروشیمیایی نشان داد که این کاتالیزگر فعالیت مناسبی در کاهش کربن دی‌اکسید دارد، به‌طوری که فرآیند در پتانسیل شروع 47/۰- ولت (نسبت به RHE) آغاز شده و سیستم به چگالی جریان ۲۰ 2-mA cm با اعمال پتانسیل 91/0- ولت (نسبت به RHE) دست می‌یابد. این سلول موفق به تولید همزمان کربن مونوکسید و هیدروژن معروف به گاز سنتز با نسبت مولی 3/1 به 1 و فرکانس تبدیل (TOF) معادل 3.3 بر ثانیه شد. این رویکرد، مسیری نوین و کارآمد برای تبدیل همزمان آلاینده کربن دی‌اکسید به سوخت و تولید مواد با ارزش اقتصادی بالا ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مرداد 1405