فیلم پالادیم نانو لوله های کربنی گرافیت پلی وینیل کلراید انعطاف پذیر برای کاربرد به عنوان الکتروکاتالیست مناسب در احیای اکسیژن در پیل سوختی میکروبی

پیل سوختی میکروبی (mfc) ابزاری است که انرژی شیمیایی را از طریق فرآیندهای کاتالیستی میکروارگانیسم ها به انرژی الکتریسیته تبدیل می کند. در این مطالعه، فیلم انعطاف‌پذیر بر پایه گرافیت از طریق افزودن پودر روی (zn) به مخلوط نانولوله‌های کربنی چند جداره - پودر گرافیت - پلی وینیل کلراید (pvc) و سپس جایگزینی انتخابی ذرات پالادیم (pd) با zn در محلول شامل pdcl2 بدست آمد. مطالعات ریخت شناسی سطح  نشان داد که فیلم انعطاف پذیر دارای ساختار  متخلخل می باشد به طوری که پالادیم و نانولوله های کربنی به عنوان کانال های انتقال جریان بطور یکنواخت در کامپوزیت فیلم وجود دارند. بررسی های الکتروشیمیایی نشان داد که فیلم  متخلخل pd/mwcnts-graphite-pvc به عنوان کاتد در mfc در مقاومت 22 اهمی دارای چگالی جریان و چگالی  توان ma/m2 568 µw/m2 18500 می باشد (در مقایسه با چگالی جریان و چگالی  توان ma/m2  191 و µw/m2 810 برای ورقه پلاتین) که موید این است که فیلم اصلاح شده فعالیت عالی در اکسایش اکسیژن در پیل سوختی میکروبی دارد. بهبود در رفتار الکتروکاتالیستی فیلم اصلاح شده را می توان به ساختار متخخل فیلم و تاثیرات هم افزایی بین نانوله کربنی و پالادیم نسبت داد. روش ارائه شده در این تحقیق می تواند به عنوان روشی مطلوب برای تهیه الکتروکاتالیست های مناسب بر پایه پودر گرافیت تجاری در پیل سوختی میکروبی مورد استفاده قرار گیرد.

flexible palladium-carbon nanotubes-graphite-pvc film for application as an appropriate electrocatalyst in oxygen reduction of microbial fuel cell

a microbial fuel cell (mfc) is a device that converts chemical energy into electrical energy through the catalytic processes of microorganisms. in this study, a graphite-based flexible film was obtained by adding of zinc powder to a mixture of multi walled carbon nanotubes-graphite powder-polyvinyl chloride (pvc) and then selectively replacing of palladium (pd) with zn in a solution containing pdcl2. surface morphology studies showed that the flexible film has a porous structure, where palladium and carbon nanotubes as uniform conduction channels are present in composite of the film. electrochemical studies also showed that porous pd/mwcnts-graphite-pvc film as a cathode in mfc at 22-ohm resistance has a current density and power density of 568 ma/m2 and 18500 µw/m2, respectively (compared to 191 ma/m2 and 810 µw/m2 for pt foil), showing excellent electrochemical activity of the modified film for o2 reduction. improved electrocatalytic behavior of the modified film can be attributed to porous structure of film and synergistic effect between cnts and palladium. the method presented in this research can be employed as a favorite method for preparing of suitable electrocatalysts based on commercial graphite powder in the microbial fuel cells.