Pt-MoOx nanopartiküllerle modifiye karbon kuantum noktalar üzerinde elektrokatalitik hidrojen gazı oluşumunun incelenmesi
Investigation of electrocatalytic hydrogen gas formation on carbon quantum dots modified with Pt-MoOx nanoparticles
Yazar: VİCDAN YUSUFOĞLU
Danışman: PROF. DR. DİDEM BALUN KAYAN
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Hidrojen enerjisi, günümüzde geleneksel fosil yakıtlara alternatif olarak, temiz ve verimli bir enerji kaynağı olması açısından oldukça büyük öneme sahiptir. Bu çalışmada, suyun elektrokimyasal olarak indirgenmesiyle etkin bir şekilde hidrojen elde etmek için katalitik etkinliği yüksek, düşük maliyetli ve kararlı bir elektrokatalizör geliştirilmesi amaçlanmıştır. Suyun elektroliziyle hidrojen gazı eldesi, hidrojen üretim yöntemlerinden en basit ve en etkin yöntem olmasına rağmen, elektrokimyasal sistemde oluşan aşırı gerilim ve elektrodun düşük verimliliği, yöntemin maliyetini arttırmakta, böylelikle kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu dezavantajların üstesinden gelebilmek için suyun elektroliz yöntemiyle hidrojen üretiminde aşırı gerilimi düşük, kararlı ve ekonomik olabilecek modifiye elektrotlar tercih edilmektedir. Bu amaçla, bu çalışmada kurşun kalem elektroda sabit akım uygulanarak karbon kuantum noktalar (KKN) üretilmiş, üretilen karbon kuantum noktalar elektrokatalizörde karbon-destek materyali olarak kullanılmıştır. Bu destek materyali, camsı karbon elektrot yüzeyine uygulanmış daha sonra bu yapı üzerine belirli oranda Pt-MoOx elektrokimyasal olarak biriktirilerek KKN/Pt-MoOx nanokompozit yapısı elde edilmiştir. Elde edilen nanokompozit yapının yüzey özellikleri karakterize edilmiş ve sulu asidik ortamda hidrojen oluşumundaki elektrokatalitik aktivitesi, dönüşümlü voltametri (CV), Tafel polarizasyon eğrileri ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak incelenmiş, ayrıca kararlılık testleri gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Hydrogen energy is of great importance today as a clean and efficient energy source as an alternative to traditional fossil fuels. In this study, it was aimed to develop a low-cost and stable electrocatalyst with high catalytic efficiency to effectively obtain hydrogen by electrochemical reduction of water. Although obtaining hydrogen gas by electrolysis of water is the simplest and most effective method of hydrogen production, the excessive voltage in the electrochemical system and the low efficiency of the electrode increase the cost of the method, thus limiting its use. To overcome these disadvantages, modified electrodes that are low overvoltage, stable and economical are preferred in the production of hydrogen by electrolysis of water. For this purpose, in this study, carbon quantum dots (CQD) produced by applying a constant current to the pencil electrode, and the produced carbon quantum dots were used as carbon-support material in the electrocatalyst. This support material applied to the glassy carbon electrode surface, and then a certain amount of Pt-MoOx electrochemically deposited on this structure to obtain the CQD/Pt-MoOx nanocomposite structure. The surface properties of the resulting nanocomposite structure were characterized and its electrocatalytic activity in hydrogen formation in the aqueous acidic environment was examined using cyclic voltammetry (CV), Tafel polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques, and stability tests also carried out.