IEA AFC Annex 35: Paper "Palladium-Nickel Electrocatalysts on Nitrogen-Doped Reduced Graphene Oxide Nanosheets for Direct Hydrazine/Hydrogen Peroxide Fuel Cells" (2021)
Bibliographische Daten
Mir Ghasem Hosseini, Vahid Daneshvari-Esfahlan, Hossein Aghajani, Sigrid Wolf, Viktor HackerHerausgeber: MDPI, Catalysts 11, 2021
Englisch, 20 Seiten
Inhaltsbeschreibung
Direkt-Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen sind als einzigartige Energiequellen für luftunabhängige Anwendungen im Weltraum und unter Wasser bekannt. Die Verwendung von Hydrazin (N2H4) als hochenergetischer Brennstoff in Brennstoffzellen wird seit den 1970er Jahren untersucht, insbesondere als alternativer Brennstoff in portablen Stromquellen.
Nanopartikel aus einer Pd-Ni-Legierung wurden mit Hilfe der elektrochemischen Reduktionsmethode erfolgreich auf dem NrGO-Träger abgeschieden. FTIR- und XRD-Spektroskopieuntersuchungen zeigten erfolgreich die Stickstoffdotierung in Graphenoxid. REM-, EDX- und TEM-Bilder bestätigten ebenfalls die gleichmäßige Verteilung der Pd-Ni-Nanopartikel mit einer engen Kristallgröße im Bereich von 11-13 nm. Die elektrochemischen Eigenschaften der Pd-Ni/NrGO- und Pd/NrGO-Katalysatoren wurden mit Hilfe von CV-, CA-, CP- und EIS-Techniken untersucht, und die Ergebnisse bewiesen, dass Pd-Ni/NrGO im Vergleich zu Pd/NrGO eine höhere katalytische Aktivität und eine längere Lebensdauer aufweist.
Die Ergebnisse zeigten auch, dass das Pd-Ni/NrGO eine höhere ECSA (166,38 m2 g-1) als das Pd/NrGO (63,67 m2 g-1) hat. Darüber hinaus zeigte das Pd-Ni/NrGO eine höhere katalytische Aktivität bei der Elektrooxidation von Hydrazin im Vergleich zu Pd/NrGO; so war die Stromdichte bei der Hydrazinoxidation auf dem Pd-Ni/NrGO (12.360,50 A g-1) höher als die von Pd/NrGO (6821,22 A g-1). Die niedrige Aktivierungsenergie für die Elektrooxidation von Hydrazin am Pd-Ni/NrGO-Katalysator (10,72 kJ mol-1) zeigte, dass die Elektrooxidation von Hydrazin an diesem Katalysator leicht abläuft.
Die Ergebnisse des Direkt-Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen-Aufbaus zeigten eine hohe maximale Leistungsdichte im Bereich von 216,71 mW cm-2 unter optimalen Bedingungen.
Zusammenfassend hat diese Arbeit gezeigt, dass der einzigartige Pd-Ni/NrGO-Katalysator vielversprechend als potenzieller Anoden-Elektrokatalysator für derartige Anwendungen ist.