تهیه الکتروشیمیایی لایه الکتروکاتالیستی نانوذرات پلاتین الکترود پیل سوختی پلیمری و ارزیابی فعالیت الکتروکاتالیستی آن در واکنش کاهش اکسیژن

Abstract

پیل‌های سوختی ابزارهای الکتروشیمیایی برای تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی موجود در سوخت به الکتریسیته با کارایی بالا هستند. در میان انواع پیل‌های سوختی، پیل سوختی الکترولیت پلیمری جزء مهمترین پیل‌های سوختی محسوب می‌شود که قلب سیستم آنها الکترودهای حاوی ذرات پلاتین با خاصیت الکتروکاتالیستی می‌باشد. از آنجایی که تهیه لایه‌های الکتروکاتالیستی پلاتین با توزیع یکنواخت از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد در پروژه حاضر تهیه لایه‌های الکتروکاتالیستی با توزیع یکنواخت پلاتین و سایز مناسب ذرات پلاتین مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفت. در این تحقیق نانو ذرات پلاتین به عنوان لایه الکتروکاتالیستی پیل سوختی توسط روش لایه نشانی الکتروشیمیایی در شرایط متفاوت بر روی کاغذ کربنی، پوشش دهی و حالت بهینه بدست آمد. از روش اولتراسونیک با استفاده از امواج صوتی به منظور دستیابی به حداکثر هسته زایی جهت لایه نشانی پلاتین استفاده گردید. نتایج این آزمایش نشان از فرایند هسته زایی بیشتر در مقابل مرحله رشد ذرات دارد. سپس به منظور بررسی ساختاری و ریزساختاری الکتروکاتالیست‌های سنتز شده از تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی ((FE-SEM استفاده شد. تصاویر الکترونی به دست آمده بیانگر پراکندگی یکنواخت نانو ذرات با سایزی متفاوت با توجه به شرایط لایه نشانی بر روی پایه کربنی است. از آنالیز EDX به منظور تایید حضور پلاتین در لایه کاتالیست استفاده شد. سپس برای بررسی میزان بارگذاری کاتالیست پلاتین از تکنیک آنالیز ICP بهره برده شد. نتایج بدست آمده از تست‌های ارزیابی الکتروشیمیایی بیانگر کارایی مناسب سطوح کاتالیستی، به عنوان الکترود کار در واکنش کاهش اکسیژن، در سیستم سه الکترودی می‌باشد