Geri Dön

Development of Ru0/MO2 (M = Ti, Zr, Hf, Ce) catalysts for electrocatalytic hydrogen production from water splitting

Suyun elektrolizinden elektrokatalitik hidrojen üretimi için Ru0/MO2 (M = Ti, Zr, Hf, Ce) katalizörlerin geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 475041
  2. Yazar: ELİF DEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET MUHTAR ÖNAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Değişik metal oksit yüzeyinde rutenyum(III) klorürürün indirgenmesi ile hazırlanan Ru0/MO2 (M = Ti, Zr, Hf, Ce) katalizörleri camsı karbon (GC) elektrotlar üzerine aynı kütle yüklemesinde konularak, 0.5 M H2SO4 içeren sulu çözeltiden hidrojen salımı tepkimesi (HER) için elektrokatalizör olarak denendi. Hazırlanan katalizörlerin karakterizasyonu transmisyon elektron mikroskopisi (TEM), enerji dağılımlı X-ray (EDX), X-ışını kırınım spektroskopisi (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak yapıldı, katalizörlerin yükleme seviyeleri ise indüktif eşleşmiş plazma-optik emisyon spektrometresi (ICP-OES) kullanılarak araştırıldı. Modifiye edilmiş camsı karbon elektrotların elektrokimyasal davranışları ve bunların suyun elektrolizi sırasında hidrojen salımına olan elektrokatalitik aktiviteleri, asidik çözeltide (0.5 M H2SO4), oda sıcaklığında doğrusal süpürme voltametrisi (LSV), dönüşümlü voltametri (CV), potentiyostatik elektrokimyasal impedans spektroskopi (EIS) ve sabit potansiyel elektrolizi ile analiz edildi. Ru0/MO2 ile modifiye edilmiş GC elektrotları ile elde edilen sonuçlar, başlama potansiyeli, belirlenen potansiyellerdeki akım yoğunluğu, değişim akım yoğunluğu ve Tafel eğimleri kıyaslandığında HER için Ru0/CeO2 modifiye GC elektrodunun diğerlerinden daha iyi olduğu görüldü. Ruthenyum miktarının elektrokatalitik etkiye katkısını incelemek amacı ile, Ru0/CeO2-GC elektrotları farklı yüklenme seviyelerinde hazırlandı ve suyun elektrolizi sırasında hidrojen salımı reaksiyonuna karşı analiz edildi. Kütlece %1.86 Ru yüklü Ru0/CeO2 ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrodun; yüksek değişim akım yoğunluğuna (j0 = 0.67 mA.cm-2), (j)= 10 mA.cm-2 akım yoğunluğuna ulaşmak için düşük potensiyele (ɳ= 47 mV) ve görece olarak daha küçük Tafel eğimine (41 mV.dec-1) sahip üstün bir elektrokimyasal aktivite sağladığı saptandı. Bunlara ek olarak, Ru0/MO2 ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotları, oksijen salımına yönelik elektrokatalitik etkinlikleri 0.5 M KOH çözeltisi içinde incelendi. Elde edilen sonuçlardan Ru0/CeO2 (kütlece %1.86 Ru)-GC elektrotunun, OER'ye karşı en iyi katalitik aktiviteye sahip olduğu bulundu.

Özet (Çeviri)

In this study, Ru0/MO2 catalysts were prepared by reduction of ruthenium(III) chloride on different types of metal oxides, which were TiO2, ZrO2, CeO2 and HfO2, then catalysts were loaded on glassy carbon (GC) electrodes at same mass loading level, and used as electrocatalysts in 0.5 M H2SO4 solution for hydrogen evolution reaction (HER). Characterization of prepared catalysts were done by using transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD) spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), also, loading level of these catalysts were investigated by using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES). Electrochemical behavior of the modified glassy carbon electrodes and their electrocatalytic activity towards the hydrogen evolution during water electrolysis was investigated in acidic solution (0.5 M H2SO4) at room temperature by linear sweep voltammetry (LSV), cyclic voltammetry (CV), potentiostatic electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and constant potential electrolysis. Among the Ru0/MO2 modified GC electrodes, Ru0/CeO2 modified GCE was found to be better for HER in terms of onset potentials, current density at a defined overpotential, exchange current densities and Tafel slopes. To investigate the amount of Ruthenium on the electrocatalytic effect, different loading levels of Ru0/CeO2-GC electrodes were prepared and analyzed towards hydrogen evolution reaction during water electrolysis. The glassy carbon electrode modified by Ru0/CeO2 with a ruthenium loading of 1.86% wt. provided an outstanding electrochemical activity with a high exchange current density of 0.67 mA.cm-2, low overpotential of (ɳ) 47 mV at j = 10 mA.cm−2 and small Tafel slope of 41 mV.dec-1. Furthermore, electrocatalytic activity of Ru0/MO2 modified GCEs towards the oxygen evolution during water electrolysis was investigated in 0.5 M KOH solution. Ru0/CeO2 (1.86% wt. Ru)-GC electrode was found to exhibit better electrocatalytic activity towards OER.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    938363

    Dimetilamin boranın dehidrojenasyonu için grafitik karbon nitrür destekli rutenyum bazlı bimetalik katalizörlerin geliştirilmesi

    Development of graphitic carbon nitride supported ruthenium based bimetallic catalysts for the dehydrogenation of dimethylamine borane

    RABİA SATİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Kimya MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR

  2. Tez No

    441941

    Ruthenium nanoparticles supported on nanotubes/nanowires: Highly active and long lived nanocatalysts in hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane

    Nanotüplerle/nanotellerle desteklenmiş rutenyum nanoparçaciklari: Amonyak boranın hidrolitik dehidrojenlenmesinde yüksek aktiflikli ve uzun ömürlü nanokatalizörler

    SERDAR AKBAYRAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAİM ÖZKAR

  3. Tez No

    841726

    Hidrazin-boranın metanolizi için rutenyum bazlı katalizörlerin geliştirilmesi ve tanımlanması

    Development and characterization of ruthenium based catalyst for hydrazine-borane metanolysis

    TEOMAN KABADAYI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EnerjiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET TUNÇ

  4. Tez No

    413240

    Development of air-breathing polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell for small uav application

    Küçük İHA uygulamaları için hava dolaşımlı polimer elektrolit zarlı yakıt hücre geliştirilmesi

    NOOR UL HASSAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Şehir Üniversitesi

    Endüstri ve Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHADIR TUNABOYLU

  5. Tez No

    413336

    Farklı Mg içerikli ikiz merdaneli sürekli döküm AA5754 alüminyum alaşımlarının şekillendirme kabiliyetinin geliştirilmesi

    Development of forming capability of twin roll continuous casting AA5754 aluminium alloys with different Mg content

    KORAY TURBALIOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Metalurji MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YAVUZ SUN

    YRD. DOÇ. DR. YUNUS TÜREN

Geri Dön