تأثير زمان نشست الكتروشيميايي نانو ذرات اكسيد كبالت بر فوم نيكل به جهت توليد اكسيژن (OER)

The effect of electrochemical deposition time of cobalt oxide nanoparticles on nickel foam for oxygen evolution reaction (OER)

در اين پژوهش، نانو ذرات اكسيد كبالت به وسيله روش رسوب گذاري الكتروشيميايي و حرارت دادن در زمان‌هاي مختلف (5، 10 و 15 دقيقه) با دستگاه پتانسيواستات سه الكترودي سنتز شدند و سپس پوشش‌هاي ايجاد شده براي توليد اكسيژن با استفاده از روش الكتروشيميايي مورد بررسي و آناليز قرار گرفتند. براي شناسايي الكترودهاي فوم نيكل لايه نشاني شدۀ با اكسيد كبالت از روش‌هاي ميكروسكوپ الكتروني (SEM)، الگوهاي اشعۀ ايكس (XRD) و طيف سنجي مادون قرمز (FT-IR) استفاده شد. از آزمون‌هاي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه‌اي (CV)، كرونوآمپرومتري (ChA)، امپدانس الكتروشيميايي (EIS)، ولتامتري روبش خطي (LSV)، پايداري (Stability)، نمودارهاي تافل (Tafel) نيز براي شناسايي رفتار الكتروكاتاليستي الكترودهاي لايه نشاني شده با نانو ساختارهاي اكسيد كبالت استفاده شد. با بررسي‌هاي انجام شده زمان بهينه نشست، 10 دقيقه به دست آمد. دليل اين رفتار لايه نشست داده شده اين است كه ضخامت زياد باعث افزايش مقاومت الكتريكي و كند شدن روند حركتي الكترون مي‌شود و همچنين با كم شدن ضخامت سطح برخورد پوشش ايجاد شده با مولكول‌هاي آب نيز كم مي‌شود و به همين ترتيب در هر دو حالت باعث كاهش توليد اكسيژن مي‌گردد. چگالي جريان بالاتر در آزمون LSV نشان دهندۀ فعال بودن مادۀ كاتاليستي در آزاد سازي گاز اكسيژن از محلول الكتروليتي است. دانسيته جريان در پتانسيل 1.65 ولت نسبت به ولتاژ استاندارد هيدروژن براي نمونه سنتز شده در بهينه زمان (10 دقيقه)، 130 ميلي آمپر بر سانتي‌متر مربع است.

In this study, cobalt oxide nanoparticles were synthesized by electrochemical deposition and heating at different times (5, 10 and 15 minutes) with a three-electrode potentiostat, and then the coatings created to produce oxygen using the electrochemical method were investigated and analyzed. Electron microscopy (SEM), X-ray (XRD) and infrared (FT-IR) spectroscopy were used to identify cobalt oxide coated nickel foam electrodes. Electrochemical tests of cyclic voltammetry (CV), chronoamprometry (ChA), electrochemical impedance (EIS), linear scanning voltammetry (LSV), stability (Tafel) diagrams (Tafel) diagrams to identify the electrode catalytic behavior of electrode catalytic structure Cobalt was used. The optimal sitting time was 10 minutes. The reason for this behavior of the deposited layer is that high thickness increases the electrical resistance and slows down the movement of electrons, and also decreases the thickness of the surface of the coating created with water molecules, and thus in both cases reduces It produces oxygen. Higher current densities in the LSV test indicate that the catalyst is active in releasing oxygen gas from the electrolyte solution. The current density at the potential of 1.65 V compared to the standard voltage of hydrogen for the sample synthesized in the optimal time (10 minutes) is 130 mA / cm2.