دانلود پایان نامه:بررسی فعالیت نانوکاتالیست آندی بر پایه پلاتین جهت کاربرد در پیل های سوختی الکلی … |
پلاتین………………………………………………………….. 20
1-9-1- سینیتیک واکنش اکسیداسیون متانول در DMFC………………………………………………………………………………………………. 21
1-9-2- مکانیسم اکسایش متانول…………………………………………………………………………………………………………………… 22
1-9-2- اکسیداسیون 2-پروپانول و پروپیلنگلیکول روی الکتروکاتالیستهای برپایه پلاتین…………………………………. 23
1-10- اهداف پروژه……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 29
فصل دوم مبانی نظری
2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 31
2-2- تکنیکهای مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………….. 31
2-3- ولتامتری………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 32
2-3-1- ولتامتری با روبش خطی پتانسیل……………………………………………………………………………………………………….. 32
2-3-2- ولتامتری چرخهای…………………………………………………………………………………………………………………………….. 32
2-3-3- عوامل موثر در واکنشهای الکترودی در حین ولتامتری چرخهای……………………………………………………………. 33
2-3-4- نحوه عمل در ولتامتری چرخهای………………………………………………………………………………………………………… 34
2-4- نمودارهای تافل…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
2-5- روش طیفنگاری امپدانس الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………….. 36
2-6- مشخصهیابی سطح الکترود…………………………………………………………………………………………………………………….. 48
2-6-1- SEM…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 38
2-6-2- EDS…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 39
فصل سوم: بخش تجربی
3-1- مواد شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 41
3-2- دستگاه های مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………….. 41
3-3- الکترودهای بهکار گرفته شده در روشهای ولتامتری…………………………………………………………………………………. 44
3-4- تهیه کاتالیست پلاتین/کربن…………………………………………………………………………………………………………………… 44
3-5-تهیه جوهر کاتالیست………………………………………………………………………………………………………………………………. 44
3-6- آمادهسازی الکترود کربنشیشه……………………………………………………………………………………………………………….. 45
فصل چهارم: بحث و نتیجهگیری
4-1- کلیات………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 47
4-2- بررسی ریختشناسی و تجزیه عنصری…………………………………………………………………………………………………….. 47
4-3- ولتامتری چرخهایPt/C در محلول قلیایی……………………………………………………………………………………………….. 49
4-4- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر محلول بازی متانول………………………………………………………………. 51
4-4-1- بررسی ولتاموگرام چرخهای الکترود Pt/C/GC در محلول بازی متانول…………………………………………………… 51
4-4-2- بررسی منحنی های EIS و کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در اکسایش متانول………………………………….. 53
4-5- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر محلول قلیایی 2-پروپانول…………………………………………………….. 56
4-5-1- بررسی ولتاموگرام چرخه ای الکترود Pt/C در اکسیداسیون 2-پروپانول……………………………………………………. 56
4-5-2- بررسی منحنی های نایکوئیست و کرونوآمپرومتری کاتالیست Pt/C در اکسایش 2-پروپانول……………………… 59
4-6- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر اکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال…………………………………………….. 60
4-6-1- ولتامتری چرخه ای الکترود Pt/C/GC در محلول قلیایی 1و2-پروپان دی ال…………………………………………….. 60
4-6-2-بررسی پایداری Pt/C اکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال……………………………………………………………………………. 62
4-7- بررسی عملکرد کاتالیست پلاتین/کربن در اکسیداسیون سوخت های مختلف………………………………………………… 64
4-7-1- بررسی و مقایسه ولتاموگرام های چرخه ای الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون متانول، 2-پروپانول و 1و2-پروپان دی ال در محیط قلیایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 65
4-7-2- مقایسه و بررسی نمودارهای ولتامتری روبش خطی Pt/C در اکسیداسیون الکلهای مختلف……………………… 67
4-7-3- مقایسه و بررسی نمودارهای تافل کاتالیست Pt/C در اکسیداسیون الکل ها…………………………………………….. 68
4-7-4- بررسی نمودارهای کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل های مختلف…………………………. 69
4-7-5- مطالعات اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی الکترود Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل های مختلف……… 72
4-8-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75
4-9-پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76
4-10-منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 77
چکیده انگلیسی
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل1-1- مقایسه تبدیلات انرژی در فرایند تولید انرژی از سوخت های فسیلی با روند تولید انرژی در پیل های سوختی 3
شکل1-2- پیل سوختی اولیه ساخته شده توسط ویلیام گرو………………………………………………………………………………. 5
شکل1-3 منابع تأمین کننده هیدروژن و تقاضاهای استفاده از هیدروژن……………………………………………………………….. 6
شکل1-4- کاربردهایی از پیل سوختی در سیستم حمل و نقل دریایی، زمینی، وسایل پرتابل و مصارف نیروگاهی……. 6
شکل1-5- نحوه ی عملکرد پیل سوختی پلیمری……………………………………………………………………………………………….. 9
شکل-1-6- نحوه ی عملکرد پیل سوختی متانولی مستقیم………………………………………………………………………………….. 12
شکل1-7- مکانیسم اکسایش متانول و انواع حدواسطهای تولیدی……………………………………………………………………….. 21
شکل1-8- مکانیسم اکسیدسیون اتیلنگلیکول و گلیسرول روی الکتروکاتالیستهای فلزی…………………………………….. 24
شکل1-9- مکانیسم واکنش اکسیداسیون 2-پروپانول………………………………………………………………………………………… 25
شکل1-10- مکانیسم پیشنهادی برای اکسیدسیون 1،2-پروپاندیال…………………………………………………………………. 28
شکل1-11- شکل شماتیک مکانیسم اکسیدسیون 1و2-پروپاندیال در محیط قلیایی…………………………………………. 29
شکل2-1- مسیر کلی واکنش الکترودی……………………………………………………………………………………………………………. 34
شکل2-2- سیگنال تهییجی برای ولتامتری چرخه ای یک موج پتانسیلی با فرم مثلثی…………………………………………. 35
شکل2-3- تصویر شماتیک از نحوهی عملکردSEM …………………………………………………………………………………………… 39
شکل3-1- شمای کلی دستگاه اندازه گیری الکتروشیمیایی………………………………………………………………………………… 43
شکل3-2. شمای کلی تهیه جوهر کاتالیست Pt/C……………………………………………………………………………………………… 45
شکل3-3- ولتاموگرام چرخه ای الکترود کربن شیشه ای در 20 میلی لیتر محلول یک مولار متانول و یک مولار KOH در دمای اتاق با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه…………………………………………………………………………………………………………………………… 46
شکل4-1- طیف EDS از پلاتین/کربن. ضمیمه: دادههای تجزیه عنصری حاصل……………………………………………………. 48
شکل4-2- تصاویر SEM از سطح پلاتین/کربن با بزرگ نماییهای متفاوت…………………………………………………………… 50
شکل4-3- نمودار ولتامتری چرخهای الکترود Pt/C در محلولKOH 1 مولار با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه.. 51
شکل4-4- ولتاموگرام چرخهای کاتالیست Pt/C در محلول 1 مولار متانول و 1 مولار KOH با سرعت روبش 50 میلیولت بر ثانیه 53
شکل4-5- مکانیسم کلی اکسایش متانول توسط کاتالیست Pt/C…………………………………………………………………………….. 54
شکل4-6- نمودار نایکویست الکترود Pt/C/GCدر محلول 1 مولار متانول و 1 مولار KOH در پتانسیل 4/0- ولت قبل و بعد از گرفتن CV بعد از 100 چرخه با دامنه پتانسیل 10 میلیولت…………………………………………………………………………………………………… 55
شکل4-7- نمودار کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در محلول 1 مولار متانول و 1 مولار KOH ………………………….. 56
شکل4-8- ولتاموگرام چرخه ای الکترود Pt/C/GC در محلول 1 مولار 2-پروپانول و 1 مولار KOH با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه 57
شکل4-9- ولتاموگرام های چرخهای کاتالیست Pt/C در محلول 1 مولار 2-پروپانول و 1 مولار KOH با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه در 100 چرخه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 59
شکل4-10- منحنی های نایکوئیست اکسیداسیون 2-پروپانول روی الکترود Pt/C/GCقبل و بعد از گرفتن CV بعد از 100 چرخه 60
شکل4-11- نمودار کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در محلول 1 مولار 2-پروپانول و 1 مولار KOH در پتانسیل 0.4- ولت 64
شکل4-12- منحنی ولتاموگرام چرخه ای الکترود Pt/C/GC در الکترواکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه در محلول یک مولار 1و2-پروپان دی ال و یک مولار KOH………………………………………………………………………………………. 62
شکل4-13- ولتاموگرام چرخهای الکترود Pt/C/GC در محلول 1 مولار 1و2-پروپان دی ال و 1 مولار KOH با سرعت روبش 50 میلیولت بر ثانیه در 100 چرخه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 64
شکل4-14 منحنیهای نایکوئیست اکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال در پتانسیل 0.4- ولت قبل و بعد از گرفتن CV 65
شکل4-15- منحنیهای کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون قلیایی 1و2-پروپان دی ال در پتانسیل 0.4- ولت 65
شکل4-16- ولتاموگرام های چرخه ای مربوط به اکسیداسیون الکلها روی Pt/C در محلول 1مولار الکل و 1مولار KOH با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 67
شکل4-17- الف. مقایسه بین پتانسیل آغازی و ب. دانسیته جریان اکسیداسیون الکلهای مختلف روی الکترود Pt/C/GC 67
شکل4-18- منحنی های ولتامتری روبش خطی کاتالیست Pt/C در محلول یک مولار الکل و 1 مولار KOH در دمای اتاق با سرعت روبش یک میلی ولت بر ثانیه…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 69
شکل4-19- منحنی تافل برای محاسبه مقدار ضریب انتقال () مربوط به روبش رفت اکسیداسیون متانول، 2-پروپانول و 1و2-پروپان دی ال با سرعت روبش 1 میلی ولت بر ثانیه…………………………………………………………………………………………………………………… 70
شکل4-20- بررسی نمودار کرونوآمپرومتری کاتالیست Pt/C در اکسیداسیون الکل 1 مولار و KOH 1 مولار در پتانسیل 0.4- ولت 71
شکل4-21- نمودار جریان بر حسب t-1/2برای به دست آوردن ضریب نفوذ در اکسیداسیون الکل 1 مولار و KOH 1 مولار 73
شکل 4-22- نمودار امپدانس الکتروشیمیایی الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون الکل های مختلف قبل و بعد از گرفتن CV در 100 چرخه در پتانسیل 0.4- ولت………………………………………………………………………………………………………………………………………… 75
شکل 4-23- مدار معادل با دیاگرام های نایکوئیست…………………………………………………………………………………………… 76
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول1-1- معایب و مزایای سوختهای مورد استفاده در پیلهای سوختی………………………………………………… 17
جدول3-1- مشخصات مواد شیمیایی………………………………………………………………………………………………………. 41
جدول4-1- مقایسه پارامترهای الکتروشیمیایی در اکسیداسیون بازی الکل 1 مولار + KOH 1 مولار روی کاتالیست Pt/C 68
جدول 4-2- شیب های تافل و ضرایب انتقال الکترون به دست آمده از فعالیت الکتروکاتالیست Pt/C در محلول های مختلف 70
جدول 4-3- دانسیته جریان نهایی (jf) و اولیه (ji) حاصل از اکسایش الکل های متانول، 2-پروپانول و 1و2-پروپان دی ال توسط Pt/C و نسبت ji/jf………………………………………………………………………………………………………… 72
فهرست علائم و اختصارات
معادل فارسی معادل انگلیسی علائم و اختصارت
M Molar مولار
S Second ثانیه
Pt Platinum پلاتین
µA Microamper میکروآمپر
C Concentration غلظت
فرم در حال بارگذاری ...
[چهارشنبه 1399-10-17] [ 12:00:00 ق.ظ ]
|