Design and development of a fuel cell system (PEM type) - water electrolysis type PEM: preparation and characterization of low cost electrocatalysts

Abstract

The subject of the thesis concerns the study of low cost electrocatalysts based on the palladium. More precisely, in the first part of this thesis, literature review was conducted in order to identify the most active electrocatalysts towards hydrogen oxidation reaction and oxygen reduction reaction (HOR & ORR). To this purpose, in the present work, binary Pd-based electrocatalysts PdxRhy/ Vulcan XV-72, PdxIry (20 wt%)/Vulcan with atomic ratio (x,y = 3:1, 1:1, 1:3) and PdPt (97:3, 98:2, 99:1) were prepared by a modified-microwave assisted polyol method and characterized physicochemical and electrochemical. The low Platinum electrocatalysts PdPt (97:3, 98:2, 99:1), were studied as anodes in Proton Membrane Fuel Cell (PEMFCs). In the second part, the electrocatalysts containing no platinum, used as cathodes in electrolysis in an electrochemical cell for producing hydrogen.

Tο θέμα της διδακτορικής διατριβής αφορά στη μελέτη φθηνών ηλεκτροκαταλυτών με βάση το παλλάδιο Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής, διεξήχθη βιβλιογραφική ανασκόπηση με σκοπό να προσδιοριστούν οι πιο αποτελεσματικοί ηλεκτροκαταλύτες για τις αντιδράσεις οξείδωσης του υδρογόνου και την αντίδραση αναγωγής του οξυγόνου (HOR & ORR). Για το σκοπό αυτό, αρχικά παρασκευάστηκε, χαρακτηρίστηκε φυσικοχημικά και ηλεκτροχημικά μια σειρά διμεταλλικών καταλυτών με βάση το παλλάδιο, PdxRhy/ Vulcan XC-72, PdxIry / Vulcan XC-72 με ατομική αναλογία (x,y = 3:1, 1:1, 1:3) και PdPt (97:3, 98:2, 99:1), ενώ οι τελευταίοι μελετήθηκαν σε ρόλο ανόδου σε κυψέλη καυσίμου πρωτονιακής μεμβράνης (PEMFCs). Στο δεύτερο μέρος οι ηλεκτροκαταλύτες που δεν περιείχαν λευκόχρυσο, χρησιμοποιήθηκαν σε ρόλο καθόδου σε μία ηλεκτροχημική κυψέλη ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή υδρογόνου.