CuZn Elektrotundan Zn’nin Uzaklaştırılmasının Hidrojen Çıkış Davranışı Üzerine Etkisi

Abstract

Öz: Hidrojen üretiminde, elektrokimyasal yolla suyun ayrıştırılmasında yüksek katalitik aktiviteye sahip ve kararlı elektrotların geliştirilmesi çok önemlidir. Burada, CuZn elektrotunun fabrikasyonunu yapmak için ucuz alkali uzaklaştırma yöntemi kullanılmış ve bu yöntem elektrota, hidrojen oluşum reaksiyonu (HER) için yüksek yüzey alanı ve verimli aktif merkezler sağlamıştır. CuZn elektrotu karakterize etmek için, taramalı elektron mikroskop (SEM), enerji dağılımlı X-Işını (EDX), atomik kuvvet mikroskop (AFM) ve Dönüşümlü voltametri (CV) tekniklerinden yararlanılmıştır. CuZn elektrotunun hidrojen oluşum karakteristiği 1,0 M KOH çözeltisinde, bakır kaplı bakır elektrot (Cu/Cu) ile kıyaslanmıştır. SEM analizlerine göre, Cu/Cu elektrotta bakır nano-tanecikler yüzeye dağılırken, CuZn elektrotta karnabahara benzeyen şekiller elde edilmiştir. Metallerin karakteristik pikleri CV ve EDX spektrumlarında ortaya çıkmıştır. HER etkinlikleri değerlendirildiğinde, CuZn elektrot (0.309 mA cm-2), Cu/Cu elektrot (0.043 mA cm-2) ile kıyaslandığında yüksek yük değişimi akım yoğunluğu elde edilmiştir. Ayrıca, CuZn elektrot, 50 mA cm-2 akım yoğunluğunda daha düşük aşırı gerilime ve daha düşük Tafel eğimine sahiptir. Bu CuZn elektrotun Cu/Cu elektrotundan daha yüksek HER performansına sahip olduğu anlamına gelir. Bu yüksek katalitik aktivite, alkali uzaklaştırma nedeniyle yüksek yüzey alanı ve Zn ve Cu metallerinin sinerjistik etkisi ile açıklanabilir. Bu deneylere ek olarak, CuZn elektrot bazik ortamda 18000 saniye boyunca oldukça yüksek kararlılık ve dayanıklılık göstermiştir.