A comparative study of a Pt x Ni y Al z electrocatalyst (as-deposited and annealed) for the oxygen reduction reaction (ORR) | Coertzen | Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie
Home ▶ Vol 36, No 1 (2017) ▶	Coertzen
Focus Area for Chemical Resource Beneficiation, North-West University, South Africa
Roelof J. Kriek
Coertzen, DW., Kriek, R.J. & Falch, A., 2017, ‘’n Vergelykende studie van ’n PtxNiyAlz-elektrokatalis (onbehandeld en hoëtemperatuur- behandeld) vir die suurstofreduksiereaksie (SRR)’, Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie 36(1), a1455. https://doi.org/10.4102/satnt.v36i1.1455
’n Vergelykende studie van ’n PtxNiyAlz-elektrokatalis (onbehandeld en hoëtemperatuur- behandeld) vir die suurstofreduksiereaksie (SRR)
De Wet Coertzen, Roelof J. Kriek, Anzel Falch
A comparative study of a PtxNiyAlz electrocatalyst (as-deposited and annealed) for the oxygen reduction reaction (ORR). ORR kinetics is slow and requires improvement of the currently employed platinum electrocatalyst. Annealed and as-deposited PtxNiyAlz electrocatalysts were analysed, employing different rotation rates. The electrocatalyst in the as-deposited state revealed greater activity.
Fossielbrandstowwe is tans die hoofbron van elektriese energieverskaffing in die wêreld. Die verbranding van hierdie stowwe het verskeie negatiewe gevolge vir die natuur, hoofsaaklik besoedeling en aardverwarming. Skoner bronne vir elektriese energieproduksie is dus nodig. Brandstofselle bied ’n mededingende alternatief vir die produksie van skoon elektriese energie. Die reaksie tussen suurstof en waterstof produseer water en elektrisiteit, en dit vind plaas binne-in ’n brandstofsel met ’n platinumkatalis. Waterstof word by die anode geoksideer, terwyl suurstof by die katode gereduseer word. Die SRR is die tempobepalende stap en die platinumkatode het kinetiese beperkings wat die doeltreffendheid van die reduksie beïnvloed (Shao et al. 2015). Platinum (Pt) is verder ook ’n baie duur metaal en dit veroorsaak dat die proses nie koste-effektief is nie (Jeon & McGinn 2010; Oishi & Savadogo 2012).
’n Studie is gedoen om ’n meer aktiewe, asook koste-effektiewe PtxNiyAlz-elektrokatalis te vind. Uit 46 verskillende metaalkombinasies is die kombinasie wat die beste aktiwiteit getoon het vir die SRR, vir verdere analise geselekteer. Die aktiwiteit van dié onbehandelde elektrokatalis is vergelyk met dieselfde elektrokatalis wat by hoë temperatuur (800 °C) behandel is. Hierdie metaalkombinasie is op koolstofelektrodes gedeponeer om die aktiwiteit in verskillende toestande te analiseer. Variërende rotasietempo’s van die skyfelektrode is onder meer getoets ten einde die effek te bepaal wat die uitgloeiing (hoëtemperatuur-behandeling) van die katalisoppervlak op die aktiwiteit van die metaalkombinasie het. Hiervoor is ’n Levich- asook ’n Koutecký-Levich-analise gedoen.
Die PtxNiyAlz-elektrokatalis is vergelyk met suiwer platinum en daar is gevind dat die metaalkombinasie, in sy onbehandelde vorm, meer aktiwiteit vir die SRR toon. Dit hou groot voordeel in, aangesien hierdie elektrokatalis heelwat minder platinum bevat en derhalwe meer koste-effektief is.
Jeon, M.K. & McGinn, P.J., 2010, ‘Carbon supported Pt-Y electrocatalysts for the oxygen reduction reaction’, Journal of Power Sources 196, 1127–1131.
Oishi, K. & Savadogo, O., 2012, ‘Electrochemical investigation of PD-Co thin films binary alloy for the oxygen reduction reaction in acid medium’, Journal of Physical Chemistry 703, 108–116. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.08.048
Shao, M., Chang, Q.C., Dodelet, J.P. & Chenitz, R., 2015, ‘Recent advances in electrocatalysts for oxygen reduction reaction’, Chemical Reviews 116, 3594–3657. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00462