Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Kostengünstiges unedles Metall auf leitfähigem Polymerverbundstoff wie Nickelnanopartikeln/Polypyrrol als effizienter Anodenelektrokatalysator für die Ethanoloxidation

Sanaa Chemchoub, Larbi Oularbi , Fouad Bentiss , Charafeddine Jama und Mama EL Rhazi

Problemstellung : Energieverbrauch und -erzeugung, die auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe beruhen, werden Prognosen zufolge künftig schwerwiegende Auswirkungen auf die Weltwirtschaft und Ökologie haben ^{1, 2.} Daher wurde beschlossen, die weltweite Umweltverschmutzung zu verringern und das ökologische Gleichgewicht durch den Einsatz von Direkt-Ethanol-Brennstoffzellen als saubere, kostengünstige und nachhaltige Energiequelle zu unterstützen ^{3, 4, 5.} Zweck dieser Studie ist es, die Kinetik der anodischen Oxidation von Ethanol in Direkt -Ethanol-Brennstoffzellen zu beschleunigen und dadurch die Leistung der Brennstoffzelle durch Verwendung eines Elektrokatalysators mit niedrigen Produktionskosten, guter katalytischer Aktivität, hoher Resistenz gegen giftige Spezies und langfristiger Stabilität zu verbessern. Methodik und theoretische Ausrichtung: Ein auf Polypyrrol (PPy) und Nickel-Nanopartikeln (NiNPs) basierender Elektrokatalysator wurde mittels galvanostatischer bzw. potentiostatischer Verfahren synthetisiert, indem ein kreativer Ansatz, nämlich die Regeneration der modifizierten Elektrode, verfolgt wurde. Die elektrokatalytischen Aktivitäten der modifizierten Kohlenstoffpastenelektrode (PPY) und n (NiNPs), genannt PPY-Ni/CPE, in Bezug auf die Ethanoloxidation wurden bei unterschiedlichen Nickelkonzentrationen von 6 mM bis 600 mM in 0,1 M NaOH und 0,2 M Ethanol untersucht. Ergebnisse: Eine übermäßige Menge an Nickelpartikeln reduziert die Zahl der aktiven Stellen des Materials, wodurch der Elektronentransferweg verlangsamt wird. Folglich beträgt die optimale Nickelkonzentration, die die beste elektrokatalytische Aktivität des NiNPs/PPy/CPE-Nanokomposits für die Elektrooxidation von Ethanol zeigt, 6 mM. Bei dieser Konzentration wird der Wert des Anodenstroms an der regenerierten Elektrode dramatisch von 3,58 mA/cm ² auf 20,1 mA/cm ² erhöht , was die Effektivität des Regenerationsansatzes hinsichtlich der Erhöhung der Stromdichte und Vergrößerung des Anodenpeaks beweist. Schlussfolgerung und Bedeutung: Die Regeneration der Elektrode verringert die Toleranz des Elektrokatalysators gegenüber vergiftenden Zwischenprodukten durch kohlenstoffhaltige Spezies, die sich auf den Katalysatoroberflächen ansammeln, und erhöht die Stromdichte.