Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
➤ Gửi thông báo lỗi ⚠️ Báo cáo tài liệu vi phạmNội dung chi tiết: Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmu, Co) SỬ DỤNG CHO PIN NHIÊN LIỆU MANG TRAO ĐỔI PROTONNgành: Hóa Lý thuyết và Hóa Lý Mà số ngành: 62440119TÓM TẤT LUẬN ÁN TIÉN sì HÓA HỌCTP. Hồ Chí Minh-2021Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhicn TP. Hồ Chỉ MinhNgười hưóiìg dẫn khoa học:1.HDC: PGS.TS. Trần Văn Mần2.HDP: PGS Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm.TS. Lê Mỹ Loan PhụngPhan biện 1: PGS.TS. Nguyễn Mạnh TuấnPhàn biện 2: PGS.TS. Nguyền Trường SonPhan biện 3: PGS.TS. Nguyền Đãng NamPhân biện độc lặpChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
1: PGS.TS. Nguyễn Trường SơnPhân biện độc lập 2: TS. Lê Hà ChiLuận án được bão vệ trước Hội đồng chấm luận án cắp Cơ sờ đào lạo họp lại Trường Dại họcĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmiện trường Dại học Khoa học Tự nhicn, DHQG-HCMMỎ ĐÀUKill xà hội ngày càng tiến bộ thì nhu cầu sừ dụng năng lượng cùa con người ngày càng tăng, đặc biệt với nhừng quốc gia đang phát triên. Trong kill các nguồn nhiên liệu hóa thạch dang dân cạn kiệt và bộc lộ nhiêu nhiêu khuyết điểm như tạo ra khí thà Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmi ô nhiễm môi trường, hiện tượng nhà kính,... gây hậu quả nghiêm trọng làm nhiệt độ cùa trái đất nóng lên thì các nguồn nâng lượng lái tạo và các giàiChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
pháp sứ dụng nang lượng hiệu quà hon dược đâu tư nghiên cửu. Các nguồn năng lượng tái tạo như gió, sóng, mặt trời luôn có sản vã có thê lái sư dụng nĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmmôi (rường và có hiệu suâl cao dó là pin nhicn liệu [1, 2]. Pin nhiên liệu được phàn loại gồm: pin nhiên liệu kiềm (AFC), pin nhiên liệu methanol trực tiếp (DMFC), pin nhiên liệu muối carbonat nóng chây (MCFC), pin nhicn liệu acid phosphoric (PAFC), pin nhiên liệu oxide ràn (SOFC), pin nhicn liệu mà Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmng trao đôi proton (PEMFC) [3-5]. Nhiệt dộ làm việc cùa PEMbC (ừ 40-80 °C, hiệu suất 50-65%, dược ứng dụng trong các thiết kế nhỏ gọn, cho thời gian hChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
oạt động lâu dài [6]. Theo Bộ Nàng lượng Hoa Kỳ (DOE), hydro là nguôn nhiên liệu liêm năng đóng vai trò quan trọng trong việc thay the nguồn nhiên liệĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmriêng cùng như từng bước dưa loại pin này vào thị trường dân dụng trờ nên cân thiết và ngày càng phát triền mạnh [8].Tuy nhicn, một trong nhừng trờ ngại lớn nhắt cùa việc thương mại hóa PEMFC chính là giá thành cùa xúc tác. Xúc tác thường sư dụng là platin (Pl) với giá thành cao [9-11] chiếm khoáng Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm41 % giá thành của pin nhiên liệu [12]. Mục tiêu cùa DOE đề ra là giâm giá thành cùa pin nhiên liệu xuống 40 USD/kW vào năm 2020, tương ứng với 0.44 AChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
/mg Pt. hàm lượng Pt là 0,125Trang img/cmr [11, 12], Vì vậy, việc nghiên cứu pin nhiên liệu đê giâm giá thành, tăng cường hoạt tính xúc tác, tăng hiệuĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmcho pin nhiên liệu gần đày bao gôm: 1 -Chuyển xúc tác Pt xuống dạng nano Pt gắn trên các giá mang carbon khác nhau như carbon đen (carbon back-CB) [14-171; carbon ỏng nano (carbon nanotubes - CNTs) [18-20]; carbon sợi nano (carbon nanofibcrs-CNFs) [21-23]; carbon sừng nano (carbon nanohorns) [24,251 Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm; graphene |26-28]. 2- Chê tạo xúc tác hợp kim với Pt bang cách dùng một kim loại khác như kim loại quý (noble M) Ru [29. 30], Au [31 -33]. Pd [34]...Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
; kim loại không quý(non-noble M) như Sc, Ti 1351, V, Cr |36|. Nin [37], Te [38], Co [39], Ni [40,411, Cu [42,43], Zn [44]....; hoặc sử dụng nhiều kimĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmkim giừa Pt và các oxide kim loại như TiO2 150, 51], wo3 |52|, FezOs |53, 541, S11O2 [54]. Trong hướng nghiên cứu này. xúc lác hợp kim Pl với các kim loại không quý (PlNi. PtCu. PtFc. PtCo) làm giám giá thành xúc tác, hoạt động xúc tác tot. độ bền cao hon so với nhỏm xúc lác kim loại quý và nhỏm khô Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmng kim loại 1131. 3-Chế tạo xúc tác kim loại Pt kết hợp với phi kim (non-mctals) như Pt với kim loại-nilrogen gan trên carbon (Pl/M-N-C), Pi gan trênChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
Fe/N-doped với giá mang carbon [56]; hay Ni-NCNFs-Pt (nitrogcn-dopcd carbon/Ni nanotìbers) [57); xúc lác kim loại Pl với các phi kim như nitrogen [58]ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmnanopolyhedra) [61-63], dạng nhánh cây (nanodendrites) [42,43,64], dạng câu rông (hollow) [65-67], dạng lôi-vó (core-shell) [15, 38, 68]. Hướng nghiên cứu về cấu trúc, hình thái cần hồ (rợ cùa những thiết bị nghiên cứu hiện dại, tuy hoạt tính xúc tác PdPt dạng cầu rỗng cao gap 6,2 lằn [67], Au@Pt dạ Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmng lõi-vỏ gap 3.9 lằn [68] so với Pt/C thương mại nhưng độ ôn định lại không cao [13]. Nhận thấyTrang iirang, hướng nghiên cứu hợp kim Pt với kim loạiChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
không quý cho giá thành rẻ hơn, dễ chế tạo, phù hợp với điều kiện cơ sờ vật chat tại Việt Nam. đặc biệt độ ôn định cao hơn so với nhiều so với đa số ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmg lý do trên, tác gia dã lựa chọn đưa xúc tác Pt về kích thước nano kết hợp với các kim loại không quý tạo hệ xúc lác nano hợp kim PtM (M - Ni, Cu. Co), phủ lên giá mang trơ dân điện là các loại carbon khác nhau [69-71]. Tòng hợp xúc tác nano kim loại có nhiêu phương pháp khác nhau như bòc bay chân Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmkhông, quang khắc chùm tia diện tứ. phương pháp rượu da chức (polyol) (hường dùng elhylen glycol (EG) đổ khử [72-74], phương pháp nhiệt luyện (hydrothChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
ermal) [75-77], phương pháp vi sóng [78-80]...Nghiên cứu về các phương pháp tòng hợp, tác giâ lựa chọn phương pháp khử hóa học. đày là phương pháp dỗ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmo hợp kim PtM C. Bên cạnh việc nghiên cứu về xúc tác, việc lựa chọn nguycn liệu, thiết kê chê lạo các bộ phận khác cua pin nhiên liệu như lâm vo ngoài, lâm diện cực góp, gioăng đệm khí, tam lường cực đê lap ráp pin PEMFC cùng bước dâu dược nghiên cứu và dánh giá.Như vậy, đi theo xu hướng phát tricn Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmcúa the giới, căn cứ vào tiềm lực nghiên cửu, dào tạo liên sĩ, cơ sơ vật chất cùa (rường Khoa học Tự nhiên TP. ĨĨCM, dưới sự hướng dẫn của tập the cácChế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
nhà khoa họe giàu kinh nghiệm tác giá dà lựa chọn dề tài “Chế tao 5 à khâo sát tính chất diện hóa của xúc tác PtM/C (M = Ni, Cu, Co) sử dụng cho pin ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmt cho pin PEMFC bằng các phương pháp dơn gian, dề thực hiện, bên cạnh đó bước đầu nghiên cửu thiết ke pin PEMFCTrang iiisử dụng xúc tác tông hợp. Đê thực hiện mục tiêu trên, các giai đoạn nghiên cứu, thực nghiệm bao gồm:-Nghiên cứu tồng hợp xúc tác nano kim loại PtxMy/C (M = Ni, Cu, Co) băng phương Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmpháp khứ hóa học trên các giá mang carbon khác nhau (carbon Vulcan và CNT) với các thành phần hợp kim khác nhau (tí lộ Pt:M lần lượt là 1:0, 3:1, 2:1,Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptm
1:1, 1:2, 1:3), có hoặc không có sự hỗ trợ cua siêu âm. Đánh giá hiệu suất tông hợp bang phương pháp UV-vis;-Đánh giá hình thái, câu trúc cua xúc tácĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, Cu Chế tạo và khảo sát tính chất điện hóa của xúc tác ptmrình oxy hỏa nhiên liệu methanol, glycerol lại diện cực anod và đánh giá quá trình khứ oxy tại điện cực cathod:ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN —-boẠoí------------------CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHÁT ĐIỆN HÓA CỦA XÚC TÁC PtM/C (M = Ni, CuGọi ngay
Chat zalo
Facebook