خلاصه اختراع

يكي از راه هاي متداول توليد هيدروژن روش الكتروشيميايي مي باشد كه در اين روش الكترود پلاتين نيز به خاطر اضافه ولتاژ پايين توليد هيدروژن روي آن، بسيار مورد استفاده قرار مي گيرد. اما مشكل اساسي اين الكترود قيمت بسيار بالاي پلاتين و نيز منابع محدود آن بر روي پوسته زمين مي باشد. بنابراين عاقلانه است به جاي استفاده از اين فلز گرانبها از كاتاليزورهاي ارزان قيمت و ساده تري براي جايگزيني پلاتين استفاده شود. در اين طرح اكسيد موليبدنا نقره با درصد جرمي مشخص براي اصلاح الكترود خمير كربن استفاده شد. كارايي الكترود اصلاح شده مذكور در محيط اسيد سولفوريك ۲ مولار مورد بررسي قرار گرفت. در اين الكترود پتانسيل شروع آزاد سازي گاز هيدروژن در حدود ۰ / ۲- ولت مي باشد و دانسيته جريان نيز در مقايسه با بسياري از گزارش ها افزايش قابل ملاحظه اي را نشان مي دهد. بر خلاف خيلي از گزارش هاي قبلي، با افزايش تعداد سيكل هاي متوالي توليد هيدروژن، نه تنها راندمان كاهش نمي يابد بلكه در روند افزايش به پايداري نيز مي رسد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

در تولید الکتروشیمایی گاز هیدروژن به عنوان سوختی پاک و تجدید پذیر و نیز قابل استفاده در تمامی صنایعی که به نحوی با مصرف گاز هیدروژن در ارتباط اند، مانند پیل های سوختی.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

 تاکنون تلاش های بسیار زیادی جهت تولید هیدروژن به روش های مختلف در ایران وسایرنقاط دنیا صورت گرفته است در این میان می توان به روش هایی مانند تولیدشیمیایی(۱)، نورشیمیایی (۲) ، نورالکتروشیمیایی (۳)، گرماشیمی، (۴) ، آبکافت (۵) والکترولیز آب (الکتروشیمیایی) اشاره کرد. در روش الکتروشیمیایی که موضوع این طرح می باشد نیز کوشش های بسیاری صورت گرفته است که قسمت بارز آنها براساس استفاده از پلاتین یا ترکیبات حاوی پلاتین در الکترود می باشد و تعداد زیاد دیگری نیز در جهت جایگزینی کاتالیزورهایی به جای پلاتین می باشد. البته کارهای متعددی در زمینه استفاده از ترکیبات محتوی اکسید مولیبدن برای تولید الکتروشیمیایی هیدروژن انجام شده است که اغلب در کنار نیکل یا پلاتین و در محیط قلیایی و اسید سولفوریک برای این منظور به کار رفته است. اما نتیجه ای که در ارتباط با استفاده از نقره به همراه اکسید مولیبدن به عنوان کاتالیزور باشد تا به امروز گزارش نشده است.
مزایای این طرح:
• عدم نیاز به استفاده از کاتالیزور مرسوم پلاتین، که هم ذخایر آن در پوسته زمین خیلی محدود است و هم گران قیمت می باشد.
• روش تولید الکتروشیمیایی است، که از مزایای این روش ارزانی و سادگی آن می باشد.
• این الکترود بر خلاف خیلی از الکترودهای دیگر جایگزین پلاتین که برای تولید هیدروژن معرفی شده اند، با
افزایش تعداد چرخه های پتانسیل دچار کاهش راندمان نمی شود، بلکه بالعکس با افزایش راندمان همراه خواهد بود.
• پایداری
• کاربرد این طرح در تولید الکتروشیمایی گاز هیدروژن به عنوان سوختی پاک و تجدید پذیر و نیز قابل استفاده در
تمامی صنایعی که به نحوی با مصرف گاز هیدروژن در ارتباطند.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

در این تحقیق بررسی های الکتروشیمیایی با استفاده از دستگاه متروهم مدل VA computrace797 صورت گرفت. سامانه سه الکترودی شامل الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده به عنوان الكترود کار، الکترود سیم پلاتین به عنوان کمکی و الکترود نقره نقره کلرید به عنوان الكترود مرجع بود. همچنین قبل از بررسی آزاد سازی گاز هیدروژن محلول مورد استفاده به مدت حداقل ۱۵ دقیقه توسط گاز بی اثر نیتروژن، اکسیژن زدایی شد. بدنه اکترود کار تشکیل شده بود از یک استوانه تفلونی که میله ای فولادی درون آن به عنوان اتصال الکتریکی و نیز جهت فشردن خمیر کربن در لوله تفلونی، قرار می گرفت. طرحی از این الکترود در شکل نمایش داده شده است. بررسی پراش پرتو ایکس (XRD) با استفاده از دستگاه مدل Bruker D8 advance انجام شد. این دستگاه مجهز به منبع تابش Cu – Ka با طول موج 541874/1 آنگستروم بود، که در ولتاژ kV ۴۰و شدت جریان mA۲۵ به کار گرفته شد. گام های روبش این دستگاه در ۰5 / ۰ درجه بر ثانیه تنظیم شد و در دامنه 100<2< ۵ طیف ها گرفته شدند. در بررسی الکتروشیمیایی تولید هیدروژن محیط های مختلفی مورد بررسی قرار گرفت که بهترین نتیجه برای محیط اسید سولفوریک ۲ مولار به دست آمد. در این محلول اعمال چرخه های متوالی پتانسیل نه تنها باعث کاهش راندمان تولید نمی شود، بلکه برعکس خیلی از گزارش های پیشین تولید الکتروشیمیایی هیدروژن، با افزایش راندمان نیز مواجه می شویم. با اعمال ۵۰ چرخه متوالی پتانسیل ولتاژ به سمت مقادیر کمتر و دانسیته جریان تولید هیدروژن به سمت مقادیر بیشتر جا به جا می شوند.