Fabrication Of Nanocomposite Electrode For Efficient Electrochemical Conversion Of Carbon Dioxide To Value-Added Hydrocarbons. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Fabrication Of Nanocomposite Electrode For Electrochemical Conversion Of Carbon Dioxide To Value-Added Hydrocarbons)
PhD_Thesis_Ramadan_Geioushy.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
يعتبر الاختزال الكهروكيميائى لغاز ثانى أكسيد الكربون الى مواد ذات قيمه عاليه هى واحدة من اكثر الاساليب الواعدة للحد من انبعاثات ثانى اكسيد الكربون فى الغلاف الجوى بجانب انها احدى الطرق لتخزين الطاقة فى شكل وقود سائل. هناك طرق اخرى لتحويل ثانى اكسيد الكربون الى مواد عالية القيمة مثل الهدرجة والعمليات الكهروضوئية ولكن بسبب التكلفة العالية لعملية الهدرجة والعائد القليل الناتج من العملية الكهروضوئية لذلك طريقة الاختزال الكهروكيميائى هى العملية الشائعه وبسيطه وتنتج عائد عالى. فى نفس الوقت مقارنة لمختلف مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسة والهيدروجين تأتى عملية اختزال غاز ثانى اكسيد الكربون كوسيلة ملائمة وممتازة لتخزين الطاقة. ولذلك هذا الاقتراح يهدف الى تصنيع الكترود قائم على مادة الجرافين مع بعض اكسيد العناصر النانومترية مثل اول اكسيد النحاس واكسيد الزنك كل على حدة. حيث تأتى مادة الجرافين على رأس المواد ذات مساحة سطح كبيرة جداً بجانب سهولة وسرعة انتقال الالكترونات بين طبقات الجرافين لتسهيل عملية اختزال ثانى أكسيد الكربون. أيضاُ اشباه الموصلات مثل أول اكسيد النحاس ذات فجوة الطاقة 2.14 فولت والمعروف بفعاليتة العالية لتحويل ثانى أكسيد الكربون الى ميثانول بجانب الاكسجين الذى يزيد من فجوات الالكترونات ومن خلالها تزيد امتصاص ثانى اكسيد الكربون على سطح الالكترود. لذلك من خلال جمع الخصائص لكل من الجرافين واشباه الموصلات للاكأسيد المذكورة داخل المقترح مع المنهجية الخاصة بنا فاننا نتوقع تعزيز كبير للانتقائية والانتاج العالى والكفاءة الفارادية العالية لانتاج هيدروكربونات ذات قيمة عاليه من غاز ثانى أكسيد الكربون. وقد أثبتت تلك الدراسة كما سيتضح من خلال النتائج المعروضة قدرة الالكترود مصنوع من الجرافين/اول اكسيد النحاس على اختزال ثانى أكسيد الكربون الى الكحول الايثيلى. كما تم تققيم الكترود مصنوع من الجرافين/ اكسيد الزنك/ أول اكسيد النحاس لتحويل ثانى أكسيد الكربون الى البروبانول.
English Abstract
Electrochemical reduction of carbon dioxide to valuable fuel is one of the most promising and rapid approaches to reduce CO2 emission in atmosphere beside store energy in the form of liquid fuels. Due to the drawback of the high cost of hydrogenation and low yield of photochemical processes, electrochemical reduction of CO2 is the most common, simple, and high product yield process. Comparing to different renewable energy sources such as, solar and hydrogen energy, conversion of CO2 to liquid fuels is superior and more convenient way to store energy due to the high density per weight and per volume which render CO2 conversion come on top of other renewable energy sources. In this study, we fabricated graphene(GN)/metal oxide nanocomposites such as GN/Cu2O, GN/ZnO, and G/ZnO/ Cu2O-based electrode where graphene is known to be the most efficient cathode due to its large surface area and high electron mobility due to its extended pi-bond structure. Cu2O is a universally agreed form of copper (I) oxide to be the most efficient metallic oxide that aid in the transformation of the CO2 to methanol specifically. Graphene/Cu2O based electrode showed high catalytic activity for CO2 reduction towards ethanol in compare to Cu2O. Also, the contribution of Cu2O into graphene/ZnO composite showed a reasonable enhancement in the cathodic reduction current density. Different ZnO/Cu2O weight ratios has been tested, and the results indicated the conversion of CO2 to n-propanol.
| Item Type: | Thesis (PhD) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemistry |
| Committee Advisor: | Khaled, Mazen |
| Committee Members: | Abulkibash, Abdalla and Isab, Anvarhusein and Chanbasha, Basheer and Alhooshani, Khalid |
| Depositing User: | RAMADAN GEIOUSHY (g201206980) |
| Date Deposited: | 26 Jul 2017 08:36 |
| Last Modified: | 30 Dec 2020 13:40 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140418 |