Doğrudan metanollü yakıt hücreleri için TiO2 destekli anot geliştirilmesi

Abstract

Metanollü yakıt hücreleri için çok duvarlı ve kaliteli TiO2 nano-tüpler (TiO2-NTs) katalizör desteği olarak hazırlanmıştır. Sıralı TiO2-NTs hazırlandıktan sonra yüzeyine küçük miktarlarda nikel (Ni) nanotanecikleri (TiO2-NTs-Ni) elektrokimyasal olarak çöktürülmüştür. Bu şekilde hazırlanan anot katalizörlerinin yüzey ve kristal yapısı sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM), dönüşümlü voltametri (CV) ve X-ışını kırınımı (XRD) ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan TiO2-NTs-Ni anot katalizörlerinin metanol oksidasyonu için katalitik aktiviteleri 1 M KOH içeren 1 M Metanol çözeltisinde CV ve zamanla kararlılıkları ve dayanıklıkları kronoamperometri (CA) tekniği ile araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre TiO2-NTs metanollü ortamda aktivite göstermemiş bununla beraber yüzeyi az miktarda Ni ile kaplanması metanol oksidasyonunu arttırmıştır. Katalizör yüzeyindeki Ni miktarı arttıkça oksidasyon hızı artmaktadır. CV tarama hızı arttıkça oksidasyon pik akımlarında artış gözlemlenmiştir. CA sonuçlarına göre hazırlanan katalizörler bir saat boyunca çalışılan ortamda kararlı ve dayanıklı yapı sergilemiştir. Hazırlanan TiO2-NTs-Ni metanollü yakıt hücreleri için etkin bir anot katalizörü olarak kullanılabilir.

Multi walled and quality TiO2 nano-tubes (TiO2-NTs) as catalyst support were prepared. Low amounts of nickel (Ni) nano-particles were electrodeposited on TiO2-NTs surface after the preparation of multi walled TiO2-NTs. Surface structure and crystallinity of prepared anode catalysts were characterized by scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and X-ray diffraction (XRD), respectively. Catalytic activities of prepared TiO2-NTs-Ni anode catalysts and stability and durability with time were investigated with CV and chronoamperometry (CA) in 1 M KOH containing 1 M methanol solution. Obtained results showed that the TiO2-NTs had no activity in methanol, however deposition of low amount of Ni enhanced the methanol oxidation. Oxidation rate is increasing with increasing of amount of Ni on the surface. It was observed that oxidation peak current increased with increasing scan rate of CV. According to results of CA, prepared catalysts exhibited the stable state in the operation condition by one hour. The prepared TiO2-NTs-Ni can be used efficiently as anode catalyst in the methanol fuel cells.