|
عنوان
|
سنتز و بهینه سازی نانوساختارهای دوجزئی مبتنی بر نیکل اکسید/نیکل سولفید به منظور ارتقای عملکرد در اکسایش الکتروکاتالیستی آب و اوره
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژهها
|
هتروساختارهای نیکل اکسید/نیکل سولفید، فعالیت الکتروکاتالیستی، اکسایش آب، اکسایش اوره
|
|
چکیده
|
همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد، هیدروژن تولیدشده از طریق شکافت الکتروشیمیایی آب به عنوان یک حامل انرژی پاک و پایدار، راهکاری امیدبخش برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و پاسخ به بحران انرژی و چالش های زیست محیطی می باشد. با این حال، تولید صنعتی هیدروژن از شکافت آب عمدتا به دلیل کندی سینتیک فرآیند OER در آند و انرژی بالای مورد نیاز برای تشکیل پیوند H2 در کاتد (طی فرآیند HER) در محیط قلیایی با مانع مواجه است. از این رو، طراحی و ساخت الکتروکاتالیست های فعال، پایدار و مقرون به صرفه که شامل مرزهای ناهمگن و نقص های ساختاری (از جمله جای خالی های اکسیژن) فراوان هستند؛ برای افزایش سرعت واکنش ها، بهبود بازده الکتروکاتالیستی و کاهش پتانسیل مازاد از اهمیت بسزایی برخوردار است [15, 16]. در همین راستا، ترکیبات مبتنی بر نیکل بخصوص NiO و Ni3S2 به دلیل فراوانی نسبی این عنصر در پوسته زمین، مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سازگاری بیشتر با محیط زیست و همچنین هزینه پایین تر نسبت به فلزات گران بها، توجه گسترده ای را در حوزه شکافت کلی آب به خود جلب کرده اند [17]. افزون بر این، نیکل و ترکیبات آن به واسطه فعالیت الکتروکاتالیستی مطلوب و امکان تنظیم پذیری خواص الکترونی می توانند عملکرد آندی و کاتدی را به شکل محسوسی ارتقا دهند. از سوی دیگر، راهبرد مهمی که برای کاهش محدودیت های OER وجود دارد، جایگزین کردن فرایند OER با یک واکنش آندی دیگر است که از منظر ترمودینامیکی مطلوب تر باشد. در میان مسیرهای موجود، واکنش اکسایش اوره به عنوان گزینه ای کارآمد مطرح است؛ زیرا UOR در مقایسه با OER دارای پتانسیل تعادل کمتری بوده و بنابراین می تواند به کاهش انرژی مورد نیاز و نیز کاهش پتانسیل مازاد فرآیند شکافت کلی آب کمک کند. همچنین، استفاده از اوره به عنوان یک ماده شیمیایی رایج در فاضلاب های صنعتی، کشاورزی و انسانی باعث ایجاد یک هم زمانی ارزشمند میان تصفیه محیط زیستی و تولید هیدروژن می شود ]12[.
|
|
پژوهشگران
|
ندا روشنی (دانشجو)، زهره شقاقی سراسکانرود (استاد راهنمای اول)، سحر جعفری (استاد مشاور)
|