سنتز الکتروکاتالیزگر نقره-پالادیوم به روش ولتامتری چرخه ای بر بستر گرافیتی برای تولید الکتروشیمیایی هیدروژن در محیط اسیدی

تولید الکتروشیمیایی هیدروژن با استفاده از کاتالیزگرهایی با کارآیی بالا از راهکار های موثر برای دستیابی به یک منبع انرژی پاک و تجدید پذیر است. پالادیوم به عنوان یکی از بهترین عناصر به عنوان کاتالیزگر دارای قیمت بسیار بالایی می باشد. در مطالعه‌ی حاضر با استفاده از فلز نقره میزان مصرف پالادیوم را کاهش داده و کارایی آن بهبود داده شده است. در این تحقیق پوشش pd-ag با استفاده از روش رسوب دهی الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای در حمام رسوب دهی حاوی یون پالادیوم و نقره بر سطح میله‌ی گرافیتی ایجاد شد و فاکتورهایی از جمله روش نشانش پوشش، نسبت غلظت دو نمک، تعداد چرخه و سرعت روبش بهینه گردید. آزمون های مختلف الکتروشیمیایی جهت سنجش فعالیت و پایداری کاتالیزگری نمونه ها در الکترولیت یک دهم مولار سولفوریک اسید انجام شدند. به منظور مطالعه‌ی مشخصات سطحی پوشش های ایجاد شده، از آزمون میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (fesem) مجهز به طیف سنج پراش انرژی پرتوی ایکس (eds) و آزمون های پراش پرتو ایکس (xrd) استفاده شد. در حالت بهینه اضافه ولتاژ در شار جریان 10- میلی آمپر بر سانتی متر مربع برابر با 177.5- میلی ولت و شیب تافلی آن برابر با(mv.dec^-1) 120.9 می باشد که یکی از بهترین فعالیت‌ های کاتالیزگری را نسبت به سایر پوشش ها بر پایه نقره و پالادیوم از خود نشان می دهد. از دلایل فعالیت بالای کاتالیزگری نمونه‌ی بهینه می‌توان به هم افزایی اتم های نقره و پالادیوم، ساختار نانو خوشه ای ایجاد شده و مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی بالا اشاره کرد. تغییر بسیار کم اضافه پتانسیل الکترود بهینه تحت چگالی 100- میلی آمپر بر سانتی متر مربع به مدت 5 ساعت الکترولیز، نشان از پایداری الکترود بهینه در شرایط کاری و محیط اسیدی می باشد. روش ساخت کم هزینه، تک مرحله‌ای و بدون استفاده از هیچ گونه چسب و اتصال دهنده و فعالیت کاتالیزگری بسیار بالا و پایداری خوب نمونه‌ی بهینه pd-ag، امکان استفاده تجاری این الکترود را میسر می‌سازد.

synthesis of palladium silver electrocatalyst by cyclicvoltammetry on graphite substrate as high-performanceelectrocatalyst for electrochemical production of hydrogen in acid aqueous media

electrochemical production of hydrogen using high-efficiency catalysts is an effective way to achieve a clean and renewable energy source. palladium as one of the best elements as a catalyst has a very high price. in the present study, the use of silver metal reduced the consumption of palladium and improved its efficiency. in this research, pd-ag coating was generated using the cyclic voltametric electrochemical deposition method in a deposition bath containing palladium and silver ions on the surface of graphite rods. factors such as coating marking method, the concentration of two salts, number of cycles, and scanning speed were optimized. various electrochemical tests were performed to measure the activity and catalytic stability of the samples in one-tenth of a molar sulfuric acid electrolyte. to study the surface characteristics of the coatings, field emission electron microscopy (fesem) test equipped with x-ray energy diffraction (eds) spectrometer and x-ray diffraction (xrd) tests were used. in the optimal case, the overvoltage in the current flux of -10 ma / cm2 is equal to -177.5 mv and its toefl slope is equal to (mv.dec-1) 120.9, which is one of the best catalytic activities. compared to other coatings based on silver and palladium. the reasons for the high catalytic activity of the optimal sample include the synergy of silver and palladium atoms, the resulting nanocluster structure, and the high electrochemically active surface area. a very small change in the optimal potential of the electrode at a density of -100 ma / cm2 for 5 hours of electrolysis indicates the stability of the optimal electrode in working conditions and an acidic environment. the low-cost, single-step fabrication method without the use of any adhesives or binders and the very high catalyst activity and good stability of the optimal pd-ag sample make it possible to use this electrode commercially.