بهینه سازی تولید اکسیژن در روش برق کافت آب

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

1 پژوهشکده نانوفناوری دانشگاه صنعتی شریف،تهران ایران

2 دانشکده شیمی. دانشگاه صنعتی شریف. تهران. ایران

چکیده

امروزه به‌منظور تولید سوخت‌های پاک به‌جای سوخت‌های تجدیدناپذیر فسیلی. استفاده از دستاوردهای فناوری نانو ضروری است. یکی از روش‌های تولید انرژی پاک، استفاده از پیل‌های سوختی هیدروژنی است که طی یک فرآیند الکتروشیمیایی، با استفاده از گازهای اکسیژن و هیدروژن انرژی الکتریکی تولید می‌کنند. از روش‌های معمول تولید این گازها، برق‌کافت آب است که سینتیک کند واکنش آندی (آزادسازی اکسیژن) در آن، منجر به تحقیقات زیادی در زمینه‌ی بهبود الکتروکاتالیست‌های فلزی و غیرفلزی خصوصا بر پایه‌ی نانوساختارهای کربنی شده‌است. بهترین و پایدارترین الکتروکاتالیست‌های واکنش آزادسازی اکسیژن اکسیدهای روتنیوم و ایریدیوم هستند که سینتیک واکنش آن‌ها سریع است. اما دسترسی کم به این مواد و قیمت بالای آن‌ها، مانع تجاری-سازی این الکترودها می‌شود. هدف از این مقاله، برای اولین‌ بار بررسی ضرورت تولید اکسیژن، انواع سامانه‌ها، چالش‌ها و سازوکار تولید آن و معرفی روش برق‌کافت آب، به‌عنوان به‌صرفه‌ترین روش برای تولید اکسیژن است. در خاتمه الکتروکاتالیست‌های نانوساختار به‌منظور بهبود سینتیک کند واکنش آزادسازی اکسیژن معرفی می‌شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of oxygen production in water electrolysis

نویسندگان [English]

  • Dorsa mosavi 1
  • Saeed Shahrokhian 2 1
  • azam irajizad 1
2 Department of Chemistry, Sharif University of Technology, Tehran,. Iran
چکیده [English]

Today to produce clean fuels instead of non-renewable fossil fuels, It is essential to use the achievements of nanotechnology. One way to generate clean energy is to use hydrogen fuel cells, which generate electricity using oxygen and hydrogen gases in an electrochemical process. One of the common methods of producing these gases is electrolysis of water in which the slow kinetic anodic reaction (oxygen evolution reaction) has led to many researches in the field of improving metal and non-metal electrocatalysts, especially based on carbon nanostructures. The best and most stable electro-catalysts for oxygen evolution reactions are ruthenium and iridium oxides, whose reaction kinetics are rapid. However, low availability of these materials and their high price hinder the commercialization of these electrodes. The purpose of this article is to study for the first time the necessity of oxygen production, types of systems, challenges and mechanisms of its production and to introduce the method of electrolysis of water as the most cost-effective method for oxygen production. Finally, nanostructured electrocatalysts are introduced to improve the slow kinetic oxygen evolution reaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrolysis of water
  • Oxygen evolution reaction
  • carbon nanostructure-based electrocatalysts