بخشی از مقاله
چکیده
در این پروژه با استفاده از روشهای ترسیب الکتروشیمیایی و ایجاد زیر لایه آهن-نیکل بر روی فلز مس و مجدداً ترسیب الکتروشیمیایی جهت ایجاد پوشش آلیاژی Fe-Ni-Zn بر روی آهن- نیکل و در نهایت استفاده از فرآیند ساده زدایش انتخابی-جایگرینی گالوانیکی، فلزهای نجیب پلاتین و پالادیوم را جایگزین فلز فعال Zn نموده و بدین ترتیب کاتالیستهای Fe-Ni/Fe-Ni-Pd تهیه می شوند. زدایش انتخابی Zn و همچنین دوپ شدن نانو ذرات بر روی الکترود متخلخل حاصل به وسیله تکنیکهای میکروسکوپ روبش الکترونی SEM مورد تایید قرار گرفت. افزایش خاصیت الکتروکاتالیستی الکترودهای تهیه شده به وسیله ولتامتری چرخهای - CV - و تکنیک پلاریزاسیون بررسی شد. در نهایت با استفاده از الکترودهای تهیه شده، الکترو اکسیداسیون الکلهایی چون متانول مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که الکترودهای تهیه شده نسبت به الکترود خالص پلاتین خاصیت الکتروکاتالیستی بالایی را در اکسیداسیون و احیای این گونه مواد دارند.
1-1مقدمه
امروزه جهان در حال مواجه با یکی از مسایل جدی یعنی تخلیه منابع انرژی مرسوم مانند سوختهای فسیلی - ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی - است . از طرفی در هنگام استفاده از این مواد مشکلات زیادی مانند گرم شدن کره زمین، باران های اسیدی، آلودگی و تغییرات آب وهوا موجب پایین آمدن کیفیت زندگی بر روی کره زمین شده است . تحقیقات زیادی در مورد سوختهای جایگزین جهت حل کمبود انرژی انجام شده است.
مهمترین ویژگیهایی که سوختهای جایگزین باید داشته باشند، عبارتند از: تجدیدپذیر بودن ، داشتن دانسیته انرژی بالا به ازای واحد جرم آن ، نداشتن آثار سوء زیست محیطی راحتی در کاربرد و به صرفه بودن از لحاظ تجاری . در همین زمینه استفاده از انرژیهایی مانند انرژی باد، انرژی هسته ای ، انرژی خورشیدی ، انرژی هیدرودینا میکی آب، انرژی گرمایی موجود در زمین و انرژی شیمیایی موجود در مواد پر انرژی مانند سوختهای هیدروژنی و الکلی و.... در کانون توجه دانشمندان قرار گرفته است. در سالهای اخیر استفاده از پیلهای سوختی جهت تولید انرژی از منابع تجدیدپذیری نظیر هیدروژن و ..... اهمیت فراوانی پیدا کرده است.
تهیه و شناسایی نانوساختارهای
پیلهای سوختی یک طبقه جالبی از منابع انرژی پایدار و تجدید شدنی را ایجاد کرده اند که جایگزین مناسبی برای منابع انرژی قراردادی مانند نفت، گاز طبیعی و ذغال سنگ است . تولید انرژی از نفت خام و گاز طبیعی با عمل احتراق در موتور گرمائی متناسب با محدودیت چرخه کارنوذاتاً کافی نبوده و با آلودگی محیط همراه است. در عوض یک پیل سوختیذاتاً بازده انرژی بالایی دارد ، آلوده کننده نبوده ، بی سروصدا و قابل اعتماد است .
2- 1 استفاده از الکلها به عنوان سوخت ها ، الکترواکسیداسیون الکل از سده ی 1800 تا کنون سوختهای الکلی روز به روز اهمیت بیشتری پیدا میکنند . برای اولین بار در سال 1894 فرانسه و آلمان، از اتانول به عنوان یک سوخت در موتورهای احتراق استفاده کردند . در سال 1925 هنری فورد پیش بینی کرد که اتانول در آینده به عنوان یک سوخت مهم عمل خواهد کر ]د .[ 17 الکلها عمدتا به سه طریق به صورت سوخت استفاده میشوند :
- 1 به عنوان سوخت در موتورهای احتراقی - به جای بنزین -
- 2 به عنوان یک ماده اضافی مخلوط با سوخت اصلی برای افزایش عدد اوکتان
- 3 به عنوان یک سوخت جهت تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی - در پیلهای سوختی -
الکلها از خانواده ترکیبات اکسیژن دار و هیدروکربنهایی با گروه عاملی هیدروکسی هستند. متانول، اتانول ، پرپانول و بوتانول چهار الکل سادهای هستند که به عنوان سوخت کاربردهای فراوانی یافته اند. هدف از به کار بردن الکل - ها چه در پیلهای سوختی و چه در موتورهای احتراق - اکسایش کامل و تبدیل آنها به دی اکسید کربن و آب و تولید انرژی است . ولی در واقع در حین اکسایش الکلها بر اثر سوختن ناقص محصولات جانبی زیادی از قبیل مونواکسیدکربن، آلدهیدها، کربوکسیلات ها ، و حتی کتونها ایجاد میشوند که این محصولات راندمان انرژی فرایند را کاهش داده و باعث مسمومیت کاتالیستها میشوند .
-2 مواد وروش ها
1-2 مواد شیمیای مورد استفاده:
-1 سولفات نیکل 6 آبه - Merck,99% - , NiSO4.6H2O
-2 سولفات آهن
-3 سولفات روی
-4 اسید سیتریک
-5 اسید سولفوریک - Merck6 %98 - ,H2SO4
-6 هیدروکسید سدیم - Merck - , NaOH
-7 هیدرواکسید پتاسیم - Merck - , KOH
-8 متانول - Merck, 99% - , CH3OH
-11 -کلرید پالادیوم - Merck,99% - , PdCl2
-12 رزین پلی استر،کاتالیزور کبالت،سخت کننده - Hardner -
-13 کاغذ سمباده
2-2 دستگاه های مورد استفاده
-1 منبع تامین کننده مستقیم - DC - ولتاژ - -
Jps-302D ELECTRONIC AFZAR AZMA -2 ترازوی دیجیتالی
-3 همزن مغناطیسی
-4 هیتر ودماسنج
-5 دستگاه پتاسو استات - گالوانو استات - SAMA 500 -
-6 الکترود صفحه ای پلاتین
-7 الکترود رفرنس کالومل اشباع
3-2 روش انجام تحقیق:
روش انجام این تحقیق کاملاً آزمایشگاهی و عملی بوده که در زیر کارهای مورد نظر برای انجام آزمایشات آورده شده است.
-1 تهیه الکترودهای مس در ابعاد 1×1 سانتیمتر مربع به همراه مانت کردن، پولیش زدن، چربیگیری و اسیدشویی
-2 تهیه سیم های به اندازه 12سانتیمتر و قطر 1,5سانتیمتر
-3 لحیم کردن سیم ها بر روی الکترودهای مس
-4 مانت کردن الکترود های لحیم شده
-5 پولیش زدن مانت با سمباده های 2500-800-220-80
-6 چربیگیری و اسیدشویی اکترود مانت شده
-7 انجام آزمایشات اولیه جهت بهینه سازی محلول های آبکاری مختلف.
-8 تهیه الکترودهای Fe-Niاز محلولهایی آبکاری بهینه شده.
-9 تهیه الکترودهای Fe-Ni-zn از محلولهایی آبکاری بهینه شده
-10 لیچ کردن وتهیه الکترودهای Fe-Ni-pd
