IEA AFC Annex 35: Paper "Cobalt-modified palladium nanocatalyst on nitrogen-doped reduced graphene oxide for direct hydrazine fuel cell" (2021)

Die mit Cobalt modifizierten Pd-Katalysatoren weisen eine höhere katalytische Aktivität, ein niedrigeres Onset-Potenzial, eine bessere Haltbarkeit und niedrigere Impedanzwerte auf als unmodifizierte Pd-Katalysatoren für die Elektrooxidation von Hydrazin. Die kinetischen Studien zeigen eine Reaktion erster Ordnung mit einer Aktivierungsenergie von 12,51 kJ mol-1. Eine direkte Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle mit Stickstoff-dotierten reduzierten Graphenoxid-geträgerten Palladium-Cobalt-Nanopartikel (PdCo NPs/NrGO NSs) als Anode und Pt/C als Kathode liefert eine Leerlaufspannung von 1,76 V und eine maximale Leistungsdichte von 148,58 mW cm-2 bei 60 °C, was darauf hinweist, dass die PdCo NPs/NrGO NSs ein wirtschaftlicher, leistungsstarker und zuverlässiger Anodenkatalysator für die direkte Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle sind.

PdCo NPs/NrGO NSs wurden als leistungsstarke und kostengünstige anodische Nanokatalysatoren mit Hilfe der stromlosen Methode hergestellt und anschließend mit FT-IR, XRD, SEM, EDX und TEM charakterisiert. Die FT-IR- und XRD-Spektroskopiestudien bestätigen die Reduktion von Sauerstofffunktionen in GO und die Dotierung von Stickstoffatomen in das Graphenoxid-Gerüst. Die morphologischen Bilder zeigten, dass die PdCo-Nanopartikel gleichmäßiger auf den NrGO-NS verstreut waren und eine schmale kristalline Größe von etwa 10 nm aufwiesen.

Das elektrochemische Verhalten des synthetisierten Elektrokatalysators wurde durch Halbzellentests untersucht, und die Stromdichte bei der Hydrazin-Oxidation von 8399,76 A g-1 wurde für PdCo NPs/NrGO NSs ermittelt. Dies bedeutet, dass der PdCo NPs/NrGO NSs-Katalysator als überlegener Katalysator für die Hydrazinoxidationsreaktion fungieren könnte. Darüber hinaus zeigte der niedrige Wert der Aktivierungsenergie von PdCo NPs/NrGO NSs (12,51 kJ mol-1), dass dieser Katalysator besser geeignet war als der von Pd/NrGO NSs. Schließlich wurde die Zellleistung des vorbereiteten anodischen Katalysators in einer einzelnen Brennstoffzelle bei verschiedenen Temperaturen sowie H2O2- und N2H4-Konzentrationen untersucht. Unter optimalen Bedingungen (d.h. 0,1 mol l-1 N2H4, 2 mol l-1 H2O2 und 60 °C) lag der MPD-Wert von PdCo NPs/NrGO NSs bei etwa 148,58 mW cm-2. Dieses Ergebnis und die hohe Haltbarkeit von PdCo NPs/NrGO NSs im Vergleich zu Pd/NrGO NSs deuten darauf hin, dass die PdCo NPs/NrGO NSs ein wirtschaftlicher, leistungsfähiger und zuverlässiger Ersatz für edelmetallbasierte Anodenkatalysatoren für direkte Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen sein können.

IEA AFC Annex 35: Paper "Cobalt-modified palladium nanocatalyst on nitrogen-doped reduced graphene oxide for direct hydrazine fuel cell" (2021)