Design and Development of Nanostructured Robust Support Efficient Electrochemical Energy Conversion

Design and Development of Nanostructured Robust Support Efficient Electrochemical Energy Conversion. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Dissertation)
STAMP-_PhD_Dissertation_Munzir Suliman.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 9 May 2021.

Download (9MB)

Arabic Abstract

في الأنظمة الحفزية المدعومة تقوم المادة الداعمة الصلبة بدور مهم جدا لتحديد النشاط الحفزي، الأنتقائية و النشاط الكلي للحفاز. لذلك تم استهداف تطوير نوعين من المواد الداعمة الصلبة، نشطة وغير نشطة لتحويل الطاقة الكهروكيميائية. في حين المادة الداعمة النشطة تشارك في العملية الحفزية، المادة الداعمة غير النشطة تكون ايضا مميزة. كبرتيد معدن انتقالي على الهيئة النانو ورقية تم تحضيرها واختبارها كمادة داعمة نشطة، بينما تم تحضير مادة كربونية تمتلك خواص تركيبية دقيقة فريدة ، كمساحة سطح عالية، توصيلية عالية و بنية ثنائية الابعاد و اختبارها كمادة داعمة غير نشطة. تم استخدام جلايكونيدات المعدن كالفوسفيدات كمواقع حفزية نشطة. تم تشخيص التركيب الذي تم تحضيره باستخدام الطرق التشخيصية القياسية مثل حيود الاشعة السينية للبدرة، مجهر العبور و مجهر العبور الالكتروني ذو الجودة الفائقة ، المجهر الماسح الالكتروني، المطيافية السينية للاكترون الضوئي، وتقنيات اخرى. تم توضيح كفاءة القطب الذي تم تحضيره لتحويل الطاقة الكهروكيميائية عن طريق تفاعل تحرر الهيدروجين عن طريق انقسام الماء. تم اختبار التفاعل في الوسطيبن الحمضي و القاعدي. تمت مقارنة فعالية الحفازات المحضرة مع الحفاز تم عمل دراسة تفصيلية لحركية القطب، وتم ربط فعاليتة مع مساحة السطح، مساحة .Pt/C التجاري المرجعي السطح النشطة كهربيا، التوصيلية الكهربية، مقاومة انتقال الشحنة السطحية و تردد الدوران

English Abstract

In supported catalytic systems, solid supports play crucial role in determining the catalytic activity, selectivity and overall performance of the catalysts. We, therefore, aim to develop two types of solid supports – active and passive solid supports, for electrochemical energy conversion. While active solid supports would participate in catalytic process, passive solid supports would be spectator. Nanosheets of transition metal sulfide was prepared and explored as potential active supports, while carbon-based materials endowed with unique microstructural attributes, such as high surface area, high conductivity, two-dimensiona l orientation was synthesized and used as passive supports. Metal chalcogenides, such as phosphides, was used as active sites. As-synthesized catalytic compositions was characterized using standard techniques, such as Powder X-ray diffraction (XRD), Transmission and High- Resolution Transmission Electron Microscopy (TEM/HRTEM), Field Emission Scanning electron microscope (SEM), BET surface analyzer, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and so forth. The efficacy of electrodes comprising as-prepared catalytic compositions was demonstrated in electrochemical energy conversion application by studying hydrogen evolution reaction (HER) from water splitting. The HER reactions was investigated both in acidic and basic electrolytes. The HER performance of all electrocatalysts was compared with that of benchmark commercial Pt/C. A detailed study elucidating electrode kinetics was performed, and the performance of electrodes was correlated to specific surface area, electrochemically active surface area (EASA), electrical conductivity, interfacial charge transfer resistance and turn over frequency (TOF).

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Chemistry
Divisions: College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor: Siddiqui, Mohammad
Committee Members: Al-Arfaj, Abdulrahman and Alsaadi, Abdulaziz and Chanbasha, Basheer
Depositing User: MUNZIR H.ANEEL MOHAMMED SULIMAN (g201304270)
Date Deposited: 10 May 2020 14:13
Last Modified: 10 May 2020 14:13
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141522