MoPd katalizörlerin elektroliz sisteminde ve doğrudan metanollü yakıt pillerinde elektrot malzemesi olarak kullanımlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada C yüzeyine elektrokimyasal olarak Pd (*C/Pd), değişik pH'larda, kaplama akımlarında ve miktarlarda Mo (C/Mo) ve belirlenen optimum koşullarda Mo-modifiye edilmiş C/Mo yüzeyine değişik oranlarda MoPd çöktürülmüş C/Mo-MoxPdy elektrotlar hazırlanarak değişik teknikler ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan elektrotların yüzey yapıları yüzey analiz yöntemleri ile incelenmiştir. Elektrotlar 1 M KOH çözeltisinde katot olarak kullanılmış ve hidrojen gazı çıkışına katalitik etkileri incelenmiştir. Bu amaçla elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) ve akım-potansiyel teknikleri kullanılmıştır. Elektrotlar ayrıca 1 M CH3OH içeren 0,1 M KOH çözeltisi içerisinde anot olarak kullanılmış ve değişik elektrokimyasal teknikler ile metanol elektrooksidasyonuna katalitik etkileri belirlenmiştir. Katalitik aktivitesi en yüksek olan elektrotun kararlılığı zamanla test edilmiştir. SEM görüntüleri Mo ve MoPd elektrotların yüzey alanının oldukça geniş olduğunu, EDX ölçümleri Pd metalinin yüzeye homojen olarak dağıldığını göstermiştir. Elde edilen elektrokimyasal sonuçlara göre C yüzeyinin ince bir Mo filmi ile kaplanması ile substratın elektrokatalitik etkisi artmış ve Pd çöktürme için daha iyi bir substrat malzemesi oluşturmuştur. C/Mo yüzeyine çok az miktarda Pd çöktürülmesi ile katalitik etki artmıştır. Mo ve Pd'nin bir arada çöktürülmesi ile oluşan sinerjistik etki ile hidrojen oluşumu için daha iyi katot ve etanol elektrooksidasyonu için daha iyi anot elde edilmiştir. En yüksek etkinlik, 50:50 oranında molibden ve paladyum iyonlarını içeren banyo çözeltisinde çöktürülmüş Mo-modifiye C/Mo-Mo50Pd50 elektrotta elde edilmiştir

In this study, Pd (*C/Pd) and Mo (C/Mo) at various pHs, deposition current densities and amounts (C/Mo) were electrochemically deposited over a C substrate. MoPd binary deposits with various ratios were electrochemically deposited over the C/Mo which was obtained at optimum conditions. The surfaces of the catalysts were examined by surface analysis techniques. The prepared electrodes were used as cathode in 1 M KOH solution and their hydrogen evolution activities were investigated. Additionally, their catalytic activity against metanol electrooxidation was investigated in 0.1 M KOH solution in the presence of 1 M CH3OH. The time-stability of the best electrode was also tested in the operation conditions. SEM images showed that Mo and MoPd-modified electrodes have large surface area, and EDX results indicated that Pd almost homogeneously distributed over the surface. Electrochemical studies showed that the modification of C by a thin Mo film enhances electrochemical activity of the substrate. In this way, a very suitable substrate for Pd deposition was obtained. The deposition of a small amount of Pd over the Mo-modified C enhances its activity. CO-deposition of Mo and Pd results with a better cathode for hydrogen evolution and better anode for the methanol electrooxidation reaction. The best activity for both of these reactions was obtained at the C/Mo-Mo50Pd50.