سنتز كاتاليست هاي دوفلزي قلع-كبالت و بررسي مقاومت آن ها در برابر آلودگي كربن مونوكسيد، به منظور استفاده در لايه آندي پيل سوختي PEM

Synthesis and Evaluation of Co & Sn Bimetallic Catalysts for Carbon Monoxide Oxidation on PEM Fuel Cell Anodic Layer

مشكل اصلي در تجاري سازي پيل هاي سوختي غشاي تبادل پروتون (PEM) ، حساسيت و غير فعال شدن كاتاليست آندي در برابر آلودگي هاي سوخت هيدروژن به ويژه كربن مونوكسيد (CO) مي باشد. درنتيجه طراحي و ساخت آندهاي مقاوم به آلودگي كربن مونوكسيد، از اهميت بالايي برخوردار است. طي سال هاي اخير استفاده از لايه كاتاليست آندي چند لايه بررسي شده است به طوري كه آلودگي كربن مونوكسيد موجود در سوخت در لايه بيروني حذف شده و هيدروژن خالص در لايه دروني با پلاتين واكنش دهد. در پژوهش هاي پيشين از فلز روتنيم به عنوان لايه حذف كننده CO استفاده شده است. در اين پژوهش، كاتاليست دو فلزي، از دو فلز غير نجيب قلع و كبالت بر روي پايه كربن، با نسبت هاي وزني گوناگون به منظور استفاده در لايه بيروني آند، سنتز شد و نتيجه هاي آناليزهاي XRDو SEM بارگذاري نانوذره هاي فلزي روي كربن را تاييد كرد. قابليت اين كاتاليست ها براياكسايش كربن مونوكسيد به روش نيم سل سوختي بررسي شد و آزمايش ها ثابت كرد فعاليت تركيب اكسيدي اين فلزها بسيار بيش تر از حالت فلز خالص است. پس از اكسيد كردن نانوذره ها در ولتاژ 0.9 ولت، كاتاليست هاي ساخته شده، قابليت بالايي براي اكسايش كربن مونوكسيد و هيدروژن در شرايط عملياتي پيل سوختيPEM نشان داده و كربن مونوكسيد را در پتانسيل هاي پايين تري نسبت به كاتاليست تجاري Pt/C اكسيد كردند. همچنين داده هاي به دست آمده نشان داد كه كاتاليست داراي قلع 50% و كبالت 50% روي پايه كربن، كارايي بهتري براي اكسايش كربن مونوكسيد و هيدروژن در شرايط كاري پيل داشته و كانديداي مناسبي براي استفاده در لايه بيروني كاتاليست آندي چند لايه مي باشد.

Commercialization of Polymer Exchange Membrane (PEM) fuel cells needs to make CO resistance anode catalyst. Recently some researchers use the multi-layer catalyst, which oxidizes the CO molecules by ruthenium on the outer layer and prepares pure hydrogen for the inner platinum layer. In this work, we studied the Sn and Co Bi-metallic catalyst for CO electro-oxidation. Three samples with different composition ratio are synthesized on the carbon Vulcan support. Electrochemical tests conducted in homemade half-cell hiring new test procedure we developed in the previous article. Results show the high capacity of these non-noble metals for CO electro-oxidation in low potentials whereas CO oxidation on commercial Pt/C occurs at potentials above 0.7 volts.In addition, the catalyst containing Sn50%-Co50% has the best results for CO and H2 electro-oxidation in fuel cell working condition.