Elektrokatalizatori na osnovi nikla i prijelaznih metala za dobivanje zelenog vodika

diplomski rad

• Naslov (engleski): Electrocatalysts based on alloys of nickel and transition metals for green hydrogen production
• Autor: Leona Komparić
• Mentor: Ante Jukić (mentor)
• Član povjerenstva: Ante Jukić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Jozefina Katić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-09-30, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Kemija

Sažetak

Fokus ovoga rada je razvoj i proučavanje elektrokatalizatora na osnovi nikla i prijelaznih metala za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje zelenog vodika. S obzirom na globalnu potrebu za smanjenjem emisija stakleničkih plinova i prijelaz na održive izvore energije, zeleni vodik postaje ključan element u dekarbonizaciji energetskog sektora. Cilj ovoga rada je ispitati utjecaj obrade površine materijala i geometrije sustava na katalitičku aktivnost različitih materijala za reakciju razvijanja vodika (r.r.v.) u alkalnim uvjetima. Eksperimentalni dio obuhvaća ispitivanje katalitičke aktivnosti materijala poput nikla, platine i legure kobalta, kroma i molibdena (CoCrMo), primjenom elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS) i polarizacijskih mjerenja. Eksperimenti su izvedeni u standardnom troelektrodnom sustavu u
1 M otopini NaOH (pH = 14) pri sobnoj temperaturi. Normalizacija površine elektrokatalizatora na elektrokemijski aktivnu površinu omogućila je točniju procjenu njihove učinkovitosti i usporedbu katalizatora različitih materijala i morfoloških karakteristika. Rezultati su pokazali da platina, prema kinetičkim parametrima, ima najbolju katalitičku aktivnost, pri čemu se reakcija odvija putem Volmer-Heyrovsky mehanizma. Polirana platinska rotirajuća
disk-elektroda (RDE) pokazala je bolju učinkovitost u usporedbi s nepoliranom, što ukazuje na utjecaj obrade površine na katalitičku aktivnost materijala. Nikal i legura CoCrMo pokazali su slične katalitičke karakteristike, s reakcijom koja slijedi Volmer-Tafelov mehanizam,
pri čemu Volmerov korak određuje ukupnu brzinu reakcije.

Sažetak (engleski)

The focus of this work is the development and study of nickel-based and transition metal-based electrocatalysts to improve the efficiency of green hydrogen production. Given the global need to reduce greenhouse gas emissions and transition to sustainable energy sources, green hydrogen is becoming a key element in the decarbonization of the energy sector. The aim of this work is to examine the impact of material surface treatment and system geometry on the catalytic activity of different materials for the hydrogen evolution reaction (HER) under alkaline conditions. The experimental part involves testing the catalytic activity of materials such as nickel, platinum and cobalt-chromium-molybdenum alloy (CoCrMo) using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization measurements. The experiments were conducted in a standard three-electrode system in a
1 M NaOH solution (pH = 14) at room temperature. Normalizing the electrocatalyst surface to an electrochemically active surface allowed for a more accurate assessment of their efficiency and comparison of catalysts with different materials and morphological characteristics. The results showed that platinum, based on kinetic parameters, has the best catalytic activity, with the reaction proceeding via the Volmer-Heyrovsky mechanism.
The polished platinum RDE demonstrated better efficiency compared to the unpolished one, indicating the influence of surface treatment on the catalytic activity of the material. Nickel and the CoCrMo alloy exhibited similar catalytic characteristics, with the reaction following the Volmer-Tafel mechanism, where the Volmer step determines the reaction rate.

• Ključne riječi: reakcija razvijanja vodika (r.r.v.); elektrokataliza; alkalni uvjeti; Pt; Ni; legure kobalta
• Ključne riječi (engleski): hydrogen evolution reaction (HER); electrocatalysis; alkaline conditions; Pt; Ni; cobalt alloys
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:031897
• Studijski program: Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Smjer: Specifični materijali i napredne tehnologije; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra primijenjene kemije (univ. mag. appl. chem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-11-08 12:01:12