بررسي اثر روش ساخت بر فعاليت الكترود نيكل/ روتنيم اكسيد در فرايند آزاد سازي گاز هيدروژن

Investigation of the influence of preparation method on the activity of nickel/ruthenium oxide electrode in hydrogen evolution reaction

پوشش روتنيم اكسيد با دو روش متفاوت شامل تجزيه ي حرارتي نمك روتنيم كلريد در دماي 400 درجه ي سانتي گراد و نيز با روش رسوب دهي الكتروشيميايي از حمام كلريد روتنيم- عمليات حرارتي در 120 درجه ي سانتي گراد بر روي بستر نيكلي ساخته شد. فعاليت الكتروكاتاليستي اين دو الكترود در محيط سديم هيدروكسيد 1مول بر ليتر، براي آزاد سازي گاز هيدروژن به وسيله ي روش هاي الكتروشيميايي شامل ولتامتري چرخه اي، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي و نيز قطبش الكتروشيميايي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه سينتيك فرايند آزاد سازي گاز هيدروژن در سطح الكترود تهيه شده با روش رسوب دهي الكتروشيميايي سريعتر از نمونه ي تهيه شده با روش تجزيه ي حرارتي است. بدين صورت كه مقاومت انتقال بار و شيب تافلي فرايند در سطح اين پوشش كمتر و دانسيته جريان عبوري از سطح آن بيشتر است. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، و تجزيه عنصري پراكندگي انرژي پرتوي EDX) X) و پراش پرتوي-XRD) X) نمونه ها ، به منظور مطالعه ي ساختار و ريخت آن ها مورد استفاده قرار گرفت. اين بررسي ها نيز نشان دادند كه ساختار پوشش تهيه شده به روش رسوب دهي الكتروشيميايي به صورت آمورف و سطح آن حاوي زبري بيشتر است درحالي كه در روش تجزيه ي حرارتي پوشش يكنواخت توليد مي شود.

RuO2 coating was fabricated by two different methods including thermal decomposition of RuCl3 at 400°C and electrochemical deposition from RuCl3 bath-heat treatment at 120 °C on the Ni substrate. Electrocatalytic activity of prepared coatings were investigated toward hydrogen evolution reaction (HER) in a 1 mol.L-1 solution of sodium hydroxide by electrochemical techniques including cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and electrochemical polarization. The results revealed the better kinetics of HER on electrochemically deposited coating so that the charge transfer resistance and tafel slopes are lower and current densities are higher at the surface of the same coating. SEM micrographs, EDX analysis, and XRD patterns were provided in order to investigate the morphology and structure of the surfaces. These investigations were showed that the electrochemically prepared coating has amorphous structure with higher roughness at the surface, while thermally prepared coating has a smooth and uniform state.