اثر افزودني هاي مس و گرافيت به آند باتري روي- هوا براي كاهش واكنش توليد هيدروژن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

باتري‌هاي روي-هوا در كنار ويژگي‌هاي مثبتي كه در ذخيره‌سازي انرژي دارند با چالش‌هايي نيز سر‌و‌كار دارند كه مهم‌ترين آن‌ها فرآيند خوردگي خودبه‌خودي روي و آزاد شدن گاز هيدروژن است. ازاين‌رو، در اين مطالعه سعي شد عملكرد آندهاي روي اصلاح شده با دو افزودني گرافيت و مس در باتري‌هاي روي-هوا اوليه در رابطه با مزاحمت واكنش توليد هيدروژن بررسي شود. در بخش اول طراحي ساختار يك الكترود مناسب براي انجام آزمايش‌هاي موردنياز بهينه شد. سپس به‌منظور بررسي فعاليت الكترودهاي طراحي شده، ابتدا تأثير آن‌ها در واكنش مزاحم توليد هيدروژن و آزادسازي گاز هيدروژن با آزمون‌هاي پتانسيل مدارباز و پلاريزاسيون پتانسيوديناميكي (تافل) بررسي شد كه مشاهده شد در اثر افزودن گرافيت و مس پتانسيل تعادلي از 34/1- ولت براي نمونه روي خالص به ترتيب به 42/1- و 43/1- ولت رسيد. افزودني‌ها باعث منفي‌تر شدن پتانسيل خوردگي و كاهش چگالي جريان خوردگي از 7200 ميكرو آمپر بر سانتي‌متر مربع براي نمونه ساده به 6300 و 4300 ميكرو آمپر بر سانتي‌متر مربع براي نمونه حاوي گرافيت و مس كاهش يافت. سپس براي بررسي فعاليت الكتروشيميايي الكترودهاي ذكرشده ولتاموگرام چرخه‌اي و روبش خطي آن‌ها ثبت شد و مشاهده شد كه بيشينه چگالي جريان از 23/39 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع به 29/65 و 78/76 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع به ترتيب براي الكترود حاوي گرافيت و مس رسيد. در آخر تأثير اين افزودني‌ها بر روي مقاومت الكترود كار و ساختار الكترودهاي روي با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) مطالعه شد. در بخش بعدي براي مطالعه تأثير الكترودهاي روي اصلاح شده با گرافيت و مس در باتري، از آناليزهاي I-V-P و تخليه (در جريان 1 ميلي‌آمپر) استفاده شد و مشخص شد كه باگذشت زمان افت ولتاژ براي باتري با آند روي خالص نسبت به آند اصلاح شده با گرافيت و مس به ترتيب 46/2 و 06/3 برابر شد؛ و طول عمر باتري از 7600 ثانيه براي آند روي خالص به 9010 و 9781 ثانيه براي آند اصلاح شده با گرافيت و مس رسيد. در پايان نتيجه گرفته شد كه الكترودهاي اصلاح شده با گرافيت و مس در اين مطالعه بر فعاليت الكتروشيميايي آند، كاهش خوردگي خودبه‌خود خودي روي و به دنبال آن كاهش واكنش مزاحم توليد هيدروژن تأثير مثبت داشت كه در عمل مقدار هيدروژن كمتري توليد ‌شده و طول عمر، ظرفيت و بازده مؤثر باتري افزايش ‌يافت.

215722

شيمي فيزيك

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمد محمدي تقي آبادي

محمدمحسن مومني، كاظم كرمي

محمد ژياني