اثر پرتودهی فراآوایی بر ساختار و عملکرد نانوذرات دی‌اکسید‌ منگنز الکترولیتی به‌عنوان کاتالیزور برای واکنش احیای اکسیژن در باتری هوا- روی

تنوع اثرات القاشده در فرآیندهای آوابرقاشیمیایی با امواج فراآوا می‌تواند به تولید، رشد و فروپاشی میکروحباب در الکترولیت منجر شود. هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر امواج فراآوا و انرژی حاصل از فروپاشی میکروحباب‌ها بر ساختار و کارایی کاتالیزگری دی‌اکسیدمنگنز الکترولیتی برای واکنش اکسیژن است. دراین پژوهش ابتدا نانوذرات دی اکسیدمنگنز الکترولیتی با دو روش برقاشیمی و آوابرقاشیمی با ولتاژ 2800 میلی‌ولت تولید و سپس اثر امواج فراآوا بر فاز نانوذرات با روش تفرق اشعه ایکس، ساختار نانوذرات دی‌اکسیدمنگنز با استفاده از میکروسکوپ الکترونیکی عبوری تی‌ایی‌اِم‌، اندازه ذرات و شکل نانوذرات میکروسکوپ الکترونی، ساختار ملکولی ذرات با رامان و اندازه حفرات و تخلخل و مساحت سطح نانوذرات با بی‌ایی‌تی بررسی گردید. آنگاه مواد مذکور در باتری روی هوا به‌عنوان کاتالیزگر واکنش کاهش اکسیژن مورد آزمایش قرارگرفت. برای بررسی خواص آوابرقاشیمیایی از قطبش کاتد و باتری و هم‌چنین تخلیه باتری در جریان‌های مختلف و شارژ و تخلیه باتری استفاده شد. بررسی منحنی‌های شارژ/تخلیه، قطبش و چگالی توان نشان داد که دی‌اکسیدمنگنز الکترولیتی ساخته‌شده درحضور امواج فراآوا در مقایسه با دی‌اکسیدمنگنز الکترولیتی توانایی شارژ بهتر و هم‌چنین عملکرد بسیار خوبی را دارا می‌باشد، هم‌چنین وابستگی ولتاژ باتری به زمان تخلیه در چگالی جریان‌های مختلف (5-10-20-50-100-150-200 میلی‌آمپر) در نانوذرات تشکیل‌شده در حضور فراآوا بیش از نانوذرات تشکیل‌شده در عدم‌حضور فراآوا می‌باشد.

Effect of ultrasonic iradiation on structure and performance of electrolytic Manganese Dioxide nono particles as catalyst for Oxygen reduction reaction on Zinc-air battery (Research Article)

The variety of effects induced in electrochemical processes by ultrasound can lead to the production, growth and collapse of microbubbles in the electrolyte. The aim of this study was to investigate the effect of ultrasound and energy resulting from the collapse of microbubbles on the structure and catalytic efficiency of electrolytic manganese dioxide (EMD) for oxygen reduction reaction. In this study, MnO2 nanoparticles were first produced by sonoelectrochemical and electrochemical methods with voltage of 2800 mV and then phase identification of nanoparticles by XRD method, particle size and shape by electron microscope, the molecular structure by Raman and the pore size bt BET methode were done. We tested these two samples on a ZincAir battery as electrocatalysis for Oxygen Reduction Reaction. To investigate the electrochemical properties, the battery polarization and battery discharge at different battery currents and battery charge and discharge were used. The charge discharge, polarization curve and power density of the battery showed that manganese dioxide synthesized by sonoelectrochemical method had better performance than the other sample, as well as battery voltage dependence on discharge time compared for as the synthesized samples. Also the resuls showed that at different discharge current densities (5102050100150200 mA) in sonoelectrochemical nanoparticles correlation between potential/time is more than in electrochemical nanoparticles.