مقايسه فعاليت كاتاليست هاي دو فلزي Fe-Co/NG و Fe-Co/MWCNTبراي واكنش احياي اكسيژن در كاتد پيل هاي سوختي

Comparison activity of Fe-Co/NG and Fe-Co/MWCNT Bimetallic Catalysts for Oxygen Reduction Reaction in Fuel Cell Cathode

در اين پژوهش، فعاليت الكتروكاتاليستي كاتاليست نانوذره هاي مخلوط آهن و كبالت بر پايه گرافن نيتروژن دهي شده با فعاليت همتايش بر پايه نانولوله هاي كربني براي واكنش احياي اكسيژن در محيط قليايي مورد مقايسه قرار گرفت. گرافن نيتروژن دهي شده با ساختار نانوگل مانند داراي نيتروژن طراحي شده به طور مستقيم با استفاده از يك فرايند سولووترمال دما پايين سنتز شد و سپس نانوذره هاي آهن و كبالت با استفاده از روش پلي يول اصلاح شده، هم به روي پايه گرافن نيتروژن دهي شده و هم بر روي نانولوله هاي كربني ته نشين شدند. ريخت شناسي گرافن نيتروزن دهي شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ الكتروني عبوري و اسپكتروسكوپي فتوالكتروني پرتو ايكس مورد بررسي قرار گرفت همچنين كاتاليست Fe-Co/NG نيز توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري، اسپكتروسكوپي پخش انرژي پرتو ايكس بررسي شد. ويژگي هاي الكتروشيميايي NGو Fe-Co/NG و Fe-Co/MWNT براي واكنش احياي اكسيژن در محيط قليايي مقايسه شد. ولتامتري چرخه اي و اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي به منظور بررسي فعاليت الكتروكاتاليستي كاتاليست ها به كار برده شد.كاتاليست Fe-Co/NG فعاليت بالاتري نسبت به NG و Fe-Co/MWNT از خود نشان داد.

In this work, the electrocatalytic performance of nitrogen-doped graphene (NG)- based catalyst for Oxygen Reduction Reaction (ORR) has been compared with its counterpart while supported on MultiWall Carbon NanoTubes (MWCNTs). Nanoflower-like NG with designed nitrogen types is directly synthesized using a low-temperature solvothermal process Fe and Co nanoparticles were precipitated on NG and for comparison on MWCNTs using a modified polyol method The morphology of the NG is studied using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The synthesized electrocatalysts are characterized using transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy.The electrocatalytic properties of NG, Fe-Co/NG, and Fe-Co/MWNT catalysts are investigated for ORR in 0.1 M KOH. Cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy are used to measure electrocatalytic activity. The Fe-Co/NG catalyst exhibited higher ORR activity than NG and Fe-Co/MWNT catalysts.