پایان نامه بررسی فعالیت نانوکاتالیست آندی بر پایه پلاتین جهت کاربرد در پیل های سوختی الکلی مستقیم(متانول، 2-پروپانول و،2،1- پروپان دی ال)


فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                     صفحه

فصل اول:مقدمه­ای بر پیل­های سوختی

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2- پیل سوختی چیست؟…………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-3- تاریخچه………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4

1-4- کاربرد­های پیل سوختی…………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-5- انواع پیل سوختی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 7

1-5-1- پیل سوختی پلیمری یا غشاء مبادله کننده پروتون………………………………………………………………………………. 7

1-6- پیل­های سوختی الکلی مستقیم………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-7- سوخت­های مورد استفاده در پیل­های سوختی الکلی…………………………………………………………………………………. 10

1-7-1- متانول به­عنوان سوخت……………………………………………………………………………………………………………………… 10

1-7-1-1- پیل سوختی متانول مستقیم………………………………………………………………………………………………………….. 11

1-7-2- 2-پروپانول……………………………………………………………………………………………………………………………………… 15

1-7-2-1- پیل سوختی 2-پروپانولی مستقیم………………………………………………………………………………………………….. 15

1-7-3- پروپیلن­گلیکول………………………………………………………………………………………………………………………………… 16

1-7-3-1- پیل سوختی 1و2-پروپان­دی­ال مستقیم………………………………………………………………………………………….. 16

1-8- کاتالیست مورد استفاده در آند پیل­های سوختی……………………………………………………………………………………….. 17

1-8-1- بهبود کاتالیست پلاتین با استفاده از بسترهای مختلف………………………………………………………………………….. 18

1-8-1-1- کربن بلک……………………………………………………………………………………………………………………………………. 19

1-9- مطالعه اکسیداسیون الکل­ها روی الکتروکاتالیست­های بر پایه 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- دستگاه‌های 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 منحنی­‌های 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 چرخه‌ای الکترود Pt/C در اکسیداسیون 2-پروپانول……………………………………………………. 56

4-5-2- بررسی منحنی­‌های نایکوئیست و کرونوآمپرومتری کاتالیست Pt/C در اکسایش 2-پروپانول……………………… 59

4-6- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست  Pt/Cدر اکسیداسیون 1و2-پروپان‌دی‌ال…………………………………………….. 60

4-6-1- ولتامتری چرخه‌ای الکترود Pt/C/GC در محلول قلیایی 1و2-پروپان‌دی‌ال…………………………………………….. 60

4-6-2-بررسی پایداری Pt/C اکسیداسیون 1و2-پروپان‌دی‌ال……………………………………………………………………………. 62

4-7- بررسی عملکرد کاتالیست پلاتین/کربن در اکسیداسیون سوخت‌های مختلف………………………………………………… 64

4-7-1- بررسی و مقایسه ولتاموگرام‌های چرخه‌ای الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون متانول، 2-پروپانول و 1و2-پروپان‌دی‌ال 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 الکل‌ها…………………………………………….. 68

4-7-4- بررسی نمودارهای کرونوآمپرومتری الکترود  Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل‌های مختلف…………………………. 69

4-7-5- مطالعات اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی الکترود  Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل‌های مختلف……… 72

4-8-نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75

4-9-پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

4-10-منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 77

چکیده انگلیسی

برای دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید