Preparation and characterization of poly(vinylferrocenium)-supported electrocatalysts

Abstract

Poli(vinilferrosenyum) (PVF+) redoks polimeri desteği üzerine tutturulmuş platin (Pt) ve palladyum (Pd) taneciklerinin kullanıldığı iki ayrı elektrokatalizör sisteminin hazırlanması, karakterizasyonu ve yakıt pili performansları tartışılmıştır. Bu çalışma, redoks polimerlerinin metal tanecikleri için destek malzemesi olarak kullanılması yeniliğini getirmektedir.Öncelikle Pt/PVF+ elektrokatalizör sistemi çalışılmıştır. Metanol yükseltgenmesine için daha iyi katalitik aktivite elde etmek amacıyla Pt kaynağı olarak K2PtCl4 ve H2PtCl6, çalışma elektrodu olarak ise Pt disk elektrot ve camsı karbon elektrot (CKE) karşılaştırılmıştır. Pt taneciklerinin K2PtCl4 kullanılarak Pt disk elektrot üzerinde elde edilmesinin en iyi sonuçları verdiği, hazırlanan elektrokatalizörlerin fiziksel ve elektrokimyasal karakterizasyonu sonucunda belirlenmiştir. Pt/PVF+ katalizörlerinin yakıt pili performansları, tek hücre konfigürasyonunda, oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında doğrudan metanol yakıtlı yakıt pili (DMYP) ve doğrudan hidrazin yakıt pili (DHYP) şeklinde test edilmiştir.Pd/PVF+ katalizörleri, çalışma elektrodu olarak CKE üzerinde K2PdCl4 kullanılarak hazırlanmıştır. Katalizör sisteminin katalitik aktivitesinin geliştirilmesi için test reaksiyonu olarak hidrazin elektroyükseltgenmesi kullanılmıştır. Katalizörlerin yakıt pili performansları, oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında DHYP şeklinde test edilmiştir.

Preparation, characterization and fuel cell performances of two distinct electrocatalyst systems utilizing platinum (Pt) and palladium (Pd) particles supported on poly(viniylferrocenium) (PVF+) redox polymer was discussed. The work had the innovation of using a redox polymer as a support material for metal particles.Pt/PVF+ electrocatalyst system was studied in the first part of the work. K2PtCl4 and H2PtCl6 were compared as the Pt precursors, and Pt disc electrode and glassy carbon electrode (GCE) were compared for obtaining better catalytic activity towards methanol oxidation. Physical and electrochemical characterization of the electrocatalysts indicated that, obtaining Pt particles from K2PtCl4 using Pt disc electrode as the electrode material gave the best results. Fuel cell performances of the Pt/PVF+ catalysts were tested in a single fuel cell configuration in direct methanol fuel cell (DMFC) and direct hydrazine fuel cell (DHFC) modes under ambient temperature and atmospheric pressure.Pd/PVF+ catalysts were prepared using K2PdCl4 on GCE as the working electrode. Electrooxidation of hydrazine was used as the test reaction for improving the catalytic activity of the catalyst system. Fuel cell performances of the catalysts were evaluated in DMFC mode under ambient temperature and atmospheric pressure.