Ανάπτυξη ηλεκτροκαταλυτών για διατάξεις ηλεκτρόλυσης νερού τύπου πολυμερικής μεμβράνης
Creators: name: Μωυσιάδου, Γεωργία Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Πολυμερικές διατάξεις ηλεκτρόλυσης
Αντίδραση έκλυσης οξυγόνου
Ηλεκτροκαταλύτες
Polymer membrane devices
Oxygen evolution reaction
Electrocatalysts

description: Η ενέργεια αποτελεί θεμελιώδες συστατικό για την ζωή, χωρίς την ενέργεια πολλές από τις καθημερινές μας δραστηριότητες αλλά και ανάγκες δεν θα υπήρχαν. Τα τελευταία χρόνια όμως είναι αναγκαίο να βρεθεί ένας νέος τρόπος παραγωγής της διότι οι σημερινοί τρόποι παραγωγής ενέργειας είναι καταστροφικοί προς το περιβάλλον αλλά και τον άνθρωπο. Η αντικατάσταση των συμβατικών πηγών ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι αναγκαία, καθώς επίσης και ο συνδυασμός των ΑΠΕ με συστήματα ηλεκτρόλυσης νερού για παραγωγή υδρογόνου το οποίο εμφανίζει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες.Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό σταθερών και ενεργών ηλεκτροκαταλυτών για ανόδους διατάξεων ηλεκτρόλυσης νερού πολυμερικής μεμβράνης (PEMWE), με την χρήση φορέων (ημι)αγώγιμων υλικών. Οι ηλεκτροκαταλύτες οι οποίοι συντέθηκαν αποτελούνται από οξείδιο του ιριδίου (IrO2) καθώς αυτό θεωρείται το πιο αποδοτικό υλικό για την αντίδρασης έκλυσης οξυγόνου, και ως υπόστρωμα χρησιμοποιήθηκε το ημιαγώγιμο οξείδιο τιτανίου (TiO2 Degussa P25). Οι ηλεκτροκαταλύτες παρασκευάστηκαν στο Εργαστήριο Ανάπτυξης Ολοκληρωμένων Συστημάτων Διεργασιών του Ινστιτούτου Χημικών Διεργασιών και Φυσικών Πόρων(ΙΔΕΠ) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ). Ο ηλεκτροχημικός χαρακτηρισμός πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Υλικών- Ηλεκτροχημικών Τεχνικών (IAM-ET) του Πανεπιστημίου της Καρλσρούης (KIT) στο πλαίσιο του προγράμματος &lt;&gt;.Οι ηλεκτροχημικοί χαρακτηρισμοί που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της σταθερότητας και της ενεργότητας των ηλεκτροκαταλυτών πραγματοποιήθηκαν μέσω μετρήσεων όπως η κυκλική βολταμετρία και η χρονοαμπερομετρία σε διάταξη περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου. Η μορφολογία, η δομή και η χημική σύσταση των ηλεκτροκαταλυτών προσδιορίστηκε μέσα από διάφορες τεχνικές φυσικοχημικού χαρακτηρισμού. Στην συγκεκριμένη εργασία οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν είναι η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM- Scaninng Electron Microscopy), η φασµατοσκοπία περίθλασης ακτίνων Χ (X-Ray Diffraction, XRD), ο προσδιορισμός ειδικής επιφάνειας BET (Brunauer–Emmett–Teller Theory) και η ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM- Transmission Electron Microscopy)
description: Energy is a fundamental ingredient for life, without energy many of our daily activities and needs would not exist. In recent years, however, it has become necessary to find a new way of producing energy because the current ways of producing energy are devastating to the environment and to humans. The replacement of conventional energy sources by renewable energy sources is necessary, as is the combination of renewable energy sources with water electrolysis systems for the production of hydrogen, which has many advantages compared to other processes. This master thesis focused on the development and characterization of highly stable and active electrocatalysts for polymeric membrane water electrolysers (PEMWE) anodes using (semi)conductive material supports. The electrocatalysts which were synthesized consisted of iridium oxide (IrO2), as this is considered as the most efficient and stable material for oxygen evolution reaction, and (semi)conducting titanium oxide (TiO2 Degussa P25) was used as a substrate. The electrocatalysts were prepared at the Laboratory of Process Systems Design and Implementation (PSDI) of the Chemical Process and Energy Resources Institute (CPERI) of the Centre for Research and Technology-Hellas (CERTH). The electrochemical characterization was conducted at the Institute of Applied Materials – Electrochemical Techniques (IAM-ET) of Karlsruhe Institute for Technology (KIT),in the framework of the project &lt;&gt;. The electrochemical characterizations where preformed, in order to evaluate the stability and activity of electrocatalysts, through cyclic voltammetry and chronoamperometry in a rotating disk electrode (RDE) configuration. The morphology, structure and chemical composition of the electrocatalysts were determined through several physical-chemical characterization techniques. In this research work, the techniques used were scanning electron microscopy (SEM Scanning Electron Microscopy), X-ray diffraction (XRD) spectroscopy, BET (Brunauer-Emmett-Teller Theory) specific surface area determination and transmission electron microscopy (TEM Transmission Electron Microscopy)