بررسی تاثیر استفاده از گرافن اکسید کاهش‎یافته در بهبود عملکرد چارچوب فلزی آلی مس به‎عنوان الکتروکاتالیست برای واکنش کاهش اکسیژن در پیل‌های سوختی

هدف اصلی این پژوهش، ساخت و ارایه الکتروکاتالیست‌هایی غیرفلزی با عملکردی مطلوب برای به‎کارگیری در کاتد پیل‌های سوختی است. به همین منظور، 5 الکتروکاتالیست شامل، گرافن اکسید (go)، گرافن اکسید عامل‌دارشده با نیتروژن و گوگرد (ns –rgo) ، چارچوب فلزی آلی مس (cu –mof)، mof  gocu6 %  و mof  ns-rgo-cu8 % با روش‌های آب گرمایی تهیه شدند. در ادامه، عملکرد، فعالیت و ساختار الکتروکاتالیست‌های تهیه‎شده با آزمایش‌های الکتروشیمیایی و فیزیکی موردبررسی قرارگرفت و با الکتروکاتالیست تجاری pt/c 20 % مقایسه شد. برپایه نتیجه‎های به‎دست آمده، ساختار الکتروکاتالیست‌ها یکنواخت است و لایه نشانی‌های موردنظر به‎درستی انجام شده است. همچنین، برپایه تحلیل ریخت‎شناسی الکتروکاتالیست‌ها، اندازه ذرات در گستره نانومتر است. الکتروکاتالیست  mof  ns-rgo-cu-8 % بهترین فعالیت الکتروشیمیایی را داشت، که پتانسبل آغاز آن در مقابل ag/agcl، v 0.06 محاسبه شد. پیک مربوط به واکنش کاهش اکسیژن در ولتاژ v 0.08 نمایان شد که چگالی جریان در این ولتاژ، ma/cm2 4.8 بود. مقدار الکترون منتقل‎شده با این الکتروکاتالیست 3.53 محاسبه شد که نشان می‌دهد به مسیر چهار الکترونی برای واکنش کاهش اکسیژن بسیار نزدیک است. همچنین، پتانسیل آغاز الکتروکاتالیست mof -go-cu6 %،  v  0.11 به‎دست آمد.

Evaluation of the influence of using reduced graphene oxide (RGO) on improvement of Cu-MOF performance as electrocatalyst for oxygen reduction reaction in fuel cells

The main target of this investigation is to synthesis and introduce several nonmetallic electro catalysts with desirable performance and suitable price, for oxygen reduction reaction at cathode side. For this purpose, five electrocatalysts including graphene oxide (GO), nitrogen and sulfur doped graphene oxide (NSRGO), copper metal organic framework (CuMOF), 6% GOCuMOF, and 8% NSRGOCuMOF are synthesized by hydrothermal method. In continue, in order to investigate the structure, activity, and performance of synthesized electro catalysts, physical and electrochemical tests are employed, and obtained results are compared to the commercial 20% Pt/C. According to the physical tests outcomes, the structure of the synthesized electrocatalysts is uniform, and the layering is correctly performed.  As well as, it was found that the size of electrocatalysts is in the range of nanometer. Based on the electrochemical tests, amongst the synthesized electrocatalysts, 8% NSRGOCuMOF has the best chemical activity. The onset potential of this catalyst is obtained by 0.06 V vs Ag/AgCl. Also, the peak associated with oxygen reduction reaction is shown in 0.08 V, which the current density in this voltage is 4.8 mA/cm2. Besides, the electron transferred number (n) for 8% NS RGO Cu MOF is computed with the value of 3.53, which it indicates the reaction occurred near to the 4 electron pathway. The onset potential of 6% GOCuMOF is gained by 0.11 V vs Ag/AgCl.