Electrochemical Reduction of CO2

Electrochemical Reduction of CO2. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.


Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

لقد تم تنفيذ الاختزال الكيميائي لثاني اكسيد الكربون بهدف انتاج وقود عالي الجودة مع اختزال CO2 بكفاءة. ولكن, المنتج الاساسي مع اختزال CO2 هو الهيدروجين في فرق الجهد عال. التركيز الاساسي في هذه الدراسة هو اختزال CO2 مع تيار عال في وجود خلية كهروكيميائية بكفاءة واستقرار عند درجة حرارة وضغط الغرفة. تم استعمال خلية كهروكيميائية محتوى حجرتان باستعمال محفزكهربي من اكاسيد النحاس بنسب مختلفة على سطح انابيب نانو كربون. لقد تم بعناية اختبار كلا من نسبة اكاسيد النحاس وفرق الجهد. تحليل بواسطة Chronoamperometry وكفاءة فراداي للميثانول بالاضافة الى DFT لبحث افضل كفاءة للمحفز. المحفز المحضر قد تم تشخيصه بواسطة SEM, TEM, EDX, XRD, TGA و Raman spectroscopy لتوكيد تجانس تحميل المحفز على سطح انابيب نانو الكربون. تحميل اكاسيد النحاس على انابيب نانو الكربون لها تأثير كبير على عمل المحفز. انابيب نانو الكربون المدعمة باكسيد النحاس (Cu2O) حسنت من مساحة السطح, اتساق واستقرار القطب الكهربي. الارتباط الوثيق لاكسيد النحاس (Cu2O) على defects انابيب نانو الكربون سهلت من انتقال الالكترون الى سطح القطب الكهربي. ايضا تحبز ادمصاص CO2 نسبة الى لإلكترونات الفرقة التوصي للمحفز مع 30% من (Cu2O) مستقرة وفعالة بالمقارنة مع باقي المحفزات. 30% من (Cu2O) المخصب في انابيب نانو الكربون حازت على افضل فعالية لتنفيذ الاختزال الكيميائي لثاني اكسيد الكربون.

English Abstract

Electrochemical reduction of CO2 was carried out to produce high-value energy fuel with the aim of reducing CO2 efficiently. However, the primary product of CO2 reduction was hydrogen evolution at high overpotential. The focus of our study is to reduce CO2 with high current density in the presence of most effective and stable electrocatalyst at room temperature and pressure. A two - compartment electrochemical cell in the presence of copper oxides based electrocatalyst was used at different loading on the surface of carbon nanotubes. Different parameters such as the percentage of copper oxides loading and the voltage applied was carefully examined. Chronoamperometry analysis and faradic efficiency of methanol formation along with DFT simulation was studied, to investigate best performance catalyst. Prepared catalyst were characterized by SEM, TEM, EDX, XRD, TGA and Raman spectroscopy to ensure uniform deposition of catalyst on carbon nanotubes. Loading of copper oxides on carbon nanotubes have a significant influence on the performance of the catalyst. Cuprous oxide (Cu2O) supported CNTs enhanced surface area, uniformity and stability of electrode. Firm attachment of cuprous oxide (Cu2O) sites on defects of carbon nanotubes facilitated electron transferring on working electrode surface, it also favors adsorption of CO2 due to the involvement of conduction band electrons Catalyst tested with 30 % cuprous oxide (Cu2O) loading was efficient and stable among all the catalysts. 30% Cu2O impregnated carbon nanotubes have the excellent and most desirable performance to reduce CO2.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Chemical Engineering
Department: College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor: Abussaud, Basim
Committee Members: Malaibari, Zuhair and Khaled, Mazen
Depositing User: MUHAMMAD IRFAN MALIK (g201303610)
Date Deposited: 29 Dec 2015 05:59
Last Modified: 01 Nov 2019 16:31
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139790