Development of A Platinum-free Catalyst Based on Pyrolized Vinazene –Crabon Composites for Fuel Cells and Air Batteries Cathodes. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Msc_Thesis_merged_document.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

الاسم الكامل: اديولا حكيم أكينبيلو عنوان الرسالة: تطوير محفزخالي من البلاتينيوم بناء على فينزانيم-الكربون لخلية الوقود و كاثود بطارية الهواء التخصص: الكيمياء تاريخ الدرجة العلمية: ابريل 4102 هو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية. تفاعل اختزال الأكسجين هو أيضا تفاعل الأكثر أهمية في (O الأكسجين ( 2 العمليات الحيوية مثل التنفس البيولوجية وأنظمة تحويل الطاقة مثل بطاريات خلايا الوقود. عموما، حركية تفاعل اختزال الأكسجين وخاصة في المنطقة الكاثودية من خلية الوقود بطيء جدا. من أجل تسريع حركية تفاعل اختزال الأكسجين للوصول إلى مستوى قابلة للاستخدام العملي في تطبيقات خلايا الوقود، هناك حاجة إلى محفز الكاثود. حتى الآن، محفزات البلاتين هي الأكثر عملية. ومع ذلك، فإن مشاكل المتانة، الندرة وكذلك التكلفة العالية تعيق التطبيق التجاري لخلايا الوقود.على الرغم من ذلك، ركزت أبحاث مكثفة على مدى العقود القليلة الماضية على تطوير المحفزات البديلة، بما في ذلك المواد الحفازة معادن غير النبيلة. منها معادن حافزة غير ثمينة التي تتكون من المعادن الانتقالية ) ولا سيما الحديد والكوبالت( ومركبات النيتروجين المدعمة على الكربون والتي تم تحضيرها عند درجات انحلال حراري عالي والتي تعتبراهم نهج واعد. ومع ذالك, محفزات اليوم حديد-نتروجين-كربون لا تزال تعاني من انخفاض النشاط وضعف قوة التحمل، وخاصة بالنسبة لمحفزات الحديد- النايتروجين-الكربون غير المنحلة حراريا. وإزاء هذه الخلفية التي نستخدمها رواية فاينازينين المعتمدة على النايتروجين للمرة الأولى لتطوير محفزات الحديد-النتروجين-الكربون النشطة للغاية لتفاعل اختزال الأكسجين باستخدام دعامة الكربون وتميزت المحفزات المصنعة باستخدام تقنيات .)ketjenblack EC-300 (KB), Vulcan XC-72R (Vulcan)( .) XPS و ،SEM-EDS ،XRD ، والتقنيات الطيفية )رامان )BET ،voltamperometry و RDE( الكهروكيميائية

English Abstract

Oxygen (O2) is the most abundant element in the Earth’s crust. The oxygen reduction reaction (ORR) is also the most important reaction in life processes such as biological respiration, and in energy converting systems such as fuel cells batteries. Generally, the ORR kinetics, especially in the acidic medium, is very slow. In order to speed up the ORR kinetics to reach a practical usable level in fuel cell applications, a highly active and stable ORR is needed. To date, platinum (Pt)-based materials are the most practical catalysts used in fuel cells. However, Pt durability, scarcity as well its high cost hamper commercial application of fuel cells. Nonetheless, extensive research over the past several decades has focused on developing alternative catalysts, including non-noble metal catalysts. Among them, non-precious metal (NPM) catalysts consisting of transition metals (in particular, Fe and Co)-nitrogen complexes on carbon support prepared by high temperature pyrolysis are the most promising approaches at the present time. Yet, today’s Fe–N–C catalysts still suffer from low activity and poor durability, especially for xiv unpyrolysed Fe–N–C systems. It is against this background that we are using novel vinazene based nitrogen precursor to develop highly active Fe-N-C electrocatalysts for ORR using different carbon support, such as (ketjenblack EC-300 (KB), Vulcan XC-72R (Vulcan)). The synthesized catalysts were characterized using electrochemical techniques (RDE, and stationary voltamperometry), BET and spectroscopic techniques (RAMAN, XRD,SEM-EDS, and XPS). The synthesized catalyst based on KB showed better activity than catalyst based on Vul. It also has good activity compared to Pt-based catalyst. However, both catalysts Fe-N-C/KB and Fe-N-C/Vulcan demonstrated very good stability and excellent methanol tolerance.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Merzougui, Belabbes
Committee Members:	Khaled, Mazen and Al-Betar, AbdulRahman
Depositing User:	ADEOLA AKI AKEEM (g201106150)
Date Deposited:	10 Mar 2016 10:55
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139892