بررسی اثر مواد فعال سطحی بر فرآیند تولید الکتروشیمیایی هیدروژن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، میدان رسالت، خیابان هنگام، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده شیمی کدپستی: 13114-16846

2 دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

یکی از مشکلات تولید هیدروژن به روش الکتروشیمیایی باقی ماندن حباب‌های هیدروژن بر روی سطح الکترود می‌باشد که این مسئله موجب کاهش چشمگیر راندمان تولید هیدروژن می‌شود. هدف از این پروژه، بررسی اثر حضور مواد فعال سطحی در محلول الکترولیت پیل الکترولیز بر روی جدایش سریع این حباب‌ها و افزایش راندمان تولید الکتروشیمیایی هیدروژن می‌باشد. در این تحقیق از الکترود رایج پلاتین به عنوان کاتد و جهت بررسی اثر مواد فعال سطحی از سه نوع ماده فعال سطحی آنیونی (سدیم دودسیل بنزن سولفونات؛SDBS)، کاتیونی (ستیل تری متیل آمونیوم بروماید؛CTAB) و خنثی (TritonX-100) استفاده شد وکارایی این مواد بر روی راندمان تولید هیدروژن از نظر چگالی جریان، پتانسیل آغازین، پایداری جریان و مقاومت انتقال بار با استفاده از روش‌های ولتامتری روبش خطی، نمودارهای تافل، کرنوآمپرومتری و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که تولید الکتروشیمیایی هیدروژن در محلول سولفوریک اسید 0.5 مولار شامل غلظت 0.5 میلی مولار از ماده‌ی فعال سطحی SDBS دارای بهترین راندمان در دمای محیط می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of surfactants on electrochemical hydrogen production

نویسندگان [English]

  • Ali Ghaffarinead 1
  • Azam Tabatabaei 2
  • Beheshteh Sohrabi 2
  • Razieh Salahandish 2
2 Iran university of science and technology
چکیده [English]

One of the problems of اydrogen production by the electrochemical method is forming and remaining of hydrogen bubbles on the surface of the electrode, which leads to considerable reduction in efficiency of hydrogen generation. The aim of this study is to investigate the effect of surface active agents on the quick departure of hydrogen bubbles and efficiency increase in electrochemical production of hydrogen in the electrolyte solution of the electrolysis cell.
In this work, the common Platinum electrode used as a cathode electrode; and three surface active materials, anionic (sodium dodecylbenzene sulfonate; SDBS), cationic (Cetyltrimethyl Ammonium Bromide; CTAB), and neutral (TritonX-100), are employed in order to investigate the effect of surface active agents. The efficiency of these surface active agents on hydrogen production is investigated by voltammetric methods with regard to current density, initial potential, flow stability, and charge transfer resistance. The results indicate that electrochemical generation of hydrogen in 0.5 M sulfuric acid containing 0.5 mM of active surface material (SDS) is the most efficient one at room temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrochemical hydrogen production
  • Surface active agents
  • Platinum electrode
[[1]] C.-J. Winter, J. Nitsch, Springer Science & Business Media, (2012).

[2] خواجه طالخونچه؛ سعید; حقیقی؛ محمد; عبدالهی فر؛ مظفر; عجمین؛ حسین، مجله شیمی کاربردی سمنان، شماره 9 (1393) ص 89.

[3] حکمی زاده؛ مونس; افشار؛  شهرآرا; تجردی؛ آزاده; هاشمیان زاده؛ مجید; فدایی؛ محمد رضا; بزرگی؛ بابک، مجله شیمی کاربردی سمنان، شماره 28 (1392) ص 9.

[4] S. Ahmed and M. Krumpelt. International journal of hydrogen energy, 26.4 (2001) 291.

[5] O. Pantani, E. Anxolabéhère-Mallart, A. Aukauloo, P. Millet, Electrochemistry communications, 9 (2007) 54.

[6] J.D. Holladay, J. Hu, D.L. King, Y. Wang, Catalysis Today, 139 (2009) 244.

[7] M. Wang, Z. Wang, X. Gong, Z. Guo, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 29 (2014) 573.

[8] R. LeRoy, International Journal of Hydrogen Energy, 8 (1983) 401.

[9] N. Behrooz, A. Ghaffarinejad, N. Sadeghi, Journal of Electroanalytical Chemistry, 782 (2016) 1.

[10]A. Moradpour, A. Ghaffarinejad, A. Maleki, V. Eskandarpour, A. Motaharian, RSC Advances, 5 (2015) 70668.

[11] صالحی راد؛ علیرضا; پروینی؛ مهدی; ابوسی؛ لاله; عابدی؛ محمد، مجله شیمی کاربردی سمنان، شماره 36 (1394) ص 133.

[12] G. Passas, C. W. Dunnill, Journal of Fundamentals of Renewable Energy and Applications, 5 (2015) 1000188.

[13] Q. Han, S. Cui, N. Pu, J. Chen, K. Liu, and X. Wei, International Journal of Hydrogen Energy, 35 (2010) 5194.

[14] D. Kiuchi, H. Matsushima, Y. Fukunaka, and K. Kuribayashi, Journal of the Electrochemical Society, 153 (2006) 138.

[15] K. Aldas, Applied mathematics and computation, 154 (2004) 507.

[16] R. Peipmann, R. Lange, C. Kubeil, G. Mutschke, and A. Bund, Electrochimica Acta, 56 (2010) 133.

[17] L. Janssen, Journal of Applied Electrochemistry, 30 (2000) 507.

[18] M. Wang, Z. Wang, and Z. Guo, International Journal of Hydrogen Energy, 35 (2010) 3198.

[19] Z.D. Wei, M.B. Ji , S.G. Chen , Y. Liu , C.X. Sun , G.Z. Yin , P.K Shen , and S.H. Chan, Electrochemica Acta, 52 (2007) 3323.

[20] H. Matsushima, Y. Fukunaka, and K. Kuribayashi, Electrochimica Acta, 51 (2006) 4190.