(1996) Stabilization of Raney Nickel catalyst for fuel cell electrodes. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 10058.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

تمت دراسة طريقتين لإقرار النيكل الاسفنجي المستعمل في أقطاب خلايا الوقود . الطريقة الأولى هي باستعمال ثاني أكسيد الهيدروجين وأما الثانية فهي بطريقة الأكسدة المباشرة . من مزايا هذه الوسائل هي تقليص احتمال تلبد العامل المساعد وتخفيض التكلفة بالإضافة إلى توفير الوقت بالمقارنة بالطرق التقليدية . عند عملية استخلاص الألمنيوم باستعمال محلول قاعدي ينتج عنه الهيدروجين والذي بدوره يمتز على سطح النيكل الاسفنجي . وعند تعرض العامل المساعد للهواء يتأكسد هذا الهيدروجين وينتج الحرارة مما يسبب تلبيد العامل المساعد ، ولذلك لابد من اقرار العامل المساعد قبل استعماله . الطريقة التقليدية المستعملة حالياً هي القيام بتجفيف العامل المساعد في فرن خاص ومن ثم تعريضه لكميات قليلة عن الأكسجين لازالة الهيدروجين وتكوين طبقة سطحية حامية من أكسيد النيكل . إن ثاني أكسيد الهيدروجين يتحلل بوجود الماء إلى أكسجين والذي يقوم بأكسدة النيكل الاسفنجي ، حيث ينتج كميات كبيرة من الطاقة الحرارية من هذا التفاعل ولكن بوجود التفاعل في وسط مائي أمكن التحكم بالحرارة لتقليل إمكانية حدوث التلبد . وأما الطريقة المباشرة للأكسدة فهي تعتمد على تمرير غاز الاكسجين خلال الماء المحتوي على حبيبات النيكل الاسفنجي العالقة . لقد وجد أيضاً تكوين طبقة سطحية من أكسيد النيكل بهذه الطريقة . لقد تم تحليل العينات المختلفة بالطرق السطحية لمعرفة الخواص الطبيعية للعامل المساعد بعد تثبيته . لقد وجد أن عملية الاقرار بواسطة ثاني أكسيد الهيدروجين أكثر كفاءة من الطرق الأخرى حيث يحتوي العامل المساعد على مساحة سطحية أكثر وأكسيد النيكل المستقر وأفضل توزيع للثقوب وأما العامل المساعد المنتج بواسطة الأكسدة المباشرة فهو أقل نشاطاً من الطريقة التقليدية . لقد تم استعمال طريقة الترشيح في تحضير خلايا الأقطاب الغازية باستعمال النيكل الاسفنجي المثبت بالطرق المختلفة . حيث قيس أداء هذه الأقطاب في نصف خلية . النتائج المستحصلة أشارت إلى أن العامل المساعد المنتج بالتثبيت عند 15% ثاني أكسيد الهيدروجين ينتج أفضل قطب غازي مقارنة بالطرق الأخرى . كما تمت دراسة الأداء الطويلة الأجل لهذه القطب حيث لم يبدي أي تناقص في أداءه خلال المده المدرسة .

English Abstract

Two new methods namely, Hydrogen peroxide oxidation and Direct Gas oxidation have been proposed and studied for the stablization of Raney Nickel catalyst used in Fuel Cell electrodes which eliminate the possibility of catalyst sintering that is usually encounters in conventional controlled surface oxidation method. Raney Nickel catalyst needs to be stabilized as it contains adsorbed hydrogen on its active sites which ahs to be removed to avoid sintering. In conventional method, dried catalyst in vacuum oven is reacted with small doses of oxygen to remove the adsorbed hydrogen and to form a NiO layer on the catalyst. Hydrogen peroxide oxidation process utilizes the oxygen in the H2O2 to react with chemisorbed hydrogen. Direct Gas oxidation process utilizes the pure oxygen or air to remove the adsorbed hydrogen. Characterization of the stabilized catalysts has also been done using SEM, XRD, BET surface and pore size distribution. The H2O2 stabilized catalysts have better active surface area, stable NiO content and good pore size distribution compared to conventional process. Direct gas oxidation catalysts have shown relatively less activity compares to conventional catalysts because of their unstable NiO content. Filtration method was used for preparing electrodes. Electrode performance has been found by using Half cell arrangement connected to potentioscan interfaced with computer. Results showed that 15 wt.% H2O2 stabilized catalysts have shown better performance than the other electrodes. The Direct Gas oxidation electrodes have shown poor performance compared to conventional electrodes. Long term performance and reproducibility tests fo 15 wt.% H2O2 stabilized electrodes have been carried out and found to be successful.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Saleh, Muhammad A.
Committee Members:	Al-Zakri, Abdullah S. and Abdel-Aal, Hussein K.
Depositing User:	Mr. Admin Admin
Date Deposited:	22 Jun 2008 13:55
Last Modified:	01 Nov 2019 13:56
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/10058