Nghiên Cứu Oxy Hóa Điện Hóa Glycerol Trên Xúc Tác Platin Và Paladi Cho Pin Nhiên Liệu

MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về pin nhiên liệu

2.2. Khái niệm pin nhiên liệu

2.3. Ưu và nhược điểm của pin nhiên liệu DAFCs

2.4. Tình hình nghiên cứu pin nhiên liệu trên thế giới và trong nước

2.5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động pin nhiên liệu DAFCs

2.5.1. Nguyên lý hoạt động

2.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa điện hóa của pin nhiên liệu DAFCs

2.6. Cơ sở lý thuyết quá trình oxy hóa điện hóa trong pin nhiên liệu DAFCs

2.7. Xúc tác nano kim loại cho phản ứng trong pin DAFCs

2.8. Các loại cacbon làm giá mang xúc tác cho nano kim loại

2.9. Phương pháp tổng hợp nano kim loại trên nền cacbon

2.10. Glycerol sử dụng cho quá trình oxy hóa điện hóa trong pin nhiên liệu

2.11. Phương pháp nghiên cứu

3. CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Phương tiện nghiên cứu

3.2. Dụng cụ và thiết bị

3.3. Chuẩn bị hóa chất

3.4. Phương pháp nghiên cứu

3.4.1. Tổng hợp xúc tác nano Pt/C bằng phương pháp đồng khử vi sóng ethylen glycol

3.4.2. Tổng hợp xúc tác Pd/C bằng phương pháp khử EG kết hợp vi sóng

3.4.3. Quy trình chuẩn bị màng xúc tác nano trên GC

3.4.4. Khảo sát quá trình oxy hóa điện hóa glycerol trong các môi trường điện giải nền khác nhau trên điện cực Pt khối

3.4.5. Tính năng lượng hoạt hóa cho phản ứng oxy hóa điện hóa glycerol

3.4.6. Khảo sát diện tích hoạt tính của xúc tác Pt/C và Pd/C

3.4.7. Khảo sát hoạt tính xúc tác Pt/C, Pd/C cho quá trình oxy hóa glycerol

3.4.7.1. Các tham số điện hóa nghiên cứu sự oxy hóa glycerol

3.4.7.2. Khảo sát sự suy giảm hoạt tính xúc tác theo thời gian

4. CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Khảo sát sự oxy hóa điện hóa glycerol trên điện cực Pt khối

4.1.1. Khảo sát quá trình oxy hóa điện hóa các môi trường điện giải nền khác nhau

4.1.2. Khảo sát sự oxy hóa glycerol trong các môi trường điện giải nền

4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa điện hóa glycerol trên điện cực Pt khối

4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ glycerol

4.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế

4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ

4.2.4. Các tham số điện hóa cho quá trình oxy hóa glycerol trên Pt khối

4.2.5. Khảo sát sự ổn định phản ứng oxy hóa glycerol trên Pt khối theo số vòng quét thế

4.2.6. Khảo sát sự suy giảm hoạt tính của điện cực Pt khối theo thời gian

4.3. So sánh sự oxy hóa các alcol trên điện cực Pt khối trong môi trường kiềm

4.4. Khảo sát sự oxy hóa glycerol trên các vật liệu xúc tác nano Pd/C và Pt/C

4.4.1. Xác định kích thước và thành phần vật liệu nano trên nền cacbon

4.4.2. Xác định diện tích hoạt tính xúc tác của nano Pt, Pd trên nền cacbon

4.4.3. Khảo sát quá trình oxy hóa điện hóa glycerol trên điện cực xúc tác nano kim loại

4.4.4. Khảo sát sự ổn định hoạt tính xúc tác nano theo chu kỳ quét thế

4.4.5. Khảo sát sự suy giảm của xúc tác nano theo thời gian

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Bảng phụ lục giá trị khảo sát số vòng quét các mẫu đo bảng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Oxy Hóa Điện Hóa Glycerol

Nghiên cứu oxy hóa điện hóa glycerol trên xúc tác platin và paladi cho pin nhiên liệu đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ năng lượng tái tạo. Glycerol, một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất biodiesel, có tiềm năng lớn trong việc sử dụng làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất của pin nhiên liệu mà còn góp phần vào việc phát triển các nguồn năng lượng sạch và bền vững.

1.1. Glycerol và Tầm Quan Trọng Trong Năng Lượng

Glycerol là một hợp chất hữu cơ có giá thành thấp và dễ dàng sản xuất từ sinh khối. Việc sử dụng glycerol làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tận dụng nguồn tài nguyên tái tạo.

1.2. Pin Nhiên Liệu và Công Nghệ Oxy Hóa

Pin nhiên liệu là thiết bị chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng thông qua phản ứng oxy hóa. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu thông qua quá trình oxy hóa glycerol.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Oxy Hóa Glycerol

Mặc dù glycerol có nhiều ưu điểm, nhưng quá trình oxy hóa điện hóa glycerol vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như tốc độ phản ứng chậm và sự hình thành các sản phẩm phụ có thể làm giảm hiệu suất của pin nhiên liệu. Việc tìm ra các giải pháp để tối ưu hóa quá trình này là rất cần thiết.

2.1. Vấn Đề Tốc Độ Phản Ứng

Tốc độ phản ứng oxy hóa glycerol chậm hơn so với các nhiên liệu khác như hydro. Điều này đòi hỏi phải nghiên cứu và phát triển các xúc tác hiệu quả hơn để tăng cường tốc độ phản ứng.

2.2. Sản Phẩm Phụ và Ngộ Độc Xúc Tác

Quá trình oxy hóa không hoàn toàn có thể tạo ra các sản phẩm phụ như CO, gây ngộ độc cho xúc tác. Việc giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm này là một thách thức lớn trong nghiên cứu.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Oxy Hóa Điện Hóa Glycerol

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp điện hóa như quét thế vòng tuần hoàn (CV) và phương pháp dòng-thời (CA) để khảo sát quá trình oxy hóa glycerol trên các xúc tác platin và paladi. Các thông số như nồng độ glycerol, tốc độ quét thế và nhiệt độ được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao nhất.

3.1. Kỹ Thuật Quét Thế Vòng Tuần Hoàn

Phương pháp CV cho phép khảo sát động học của phản ứng oxy hóa glycerol trên điện cực. Kết quả từ phương pháp này giúp xác định các thông số tối ưu cho quá trình.

3.2. Phương Pháp Dòng Thời

Phương pháp CA được sử dụng để theo dõi sự thay đổi dòng điện theo thời gian trong quá trình oxy hóa glycerol, từ đó đánh giá độ ổn định của xúc tác.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Oxy Hóa Glycerol Trên Xúc Tác

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác platin và paladi có hoạt tính xúc tác tốt cho quá trình oxy hóa glycerol. Năng lượng hoạt hóa và khả năng trao đổi electron trên các xúc tác này được đánh giá cao, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển pin nhiên liệu hiệu quả.

4.1. Hoạt Tính Xúc Tác Của Platin

Xúc tác platin cho thấy hoạt tính cao trong quá trình oxy hóa glycerol, với năng lượng hoạt hóa thấp, cho phép phản ứng diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

4.2. So Sánh Hoạt Tính Xúc Tác Platin và Paladi

Nghiên cứu so sánh hoạt tính xúc tác giữa platin và paladi cho thấy platin có hiệu suất cao hơn trong nhiều điều kiện khác nhau, tuy nhiên paladi cũng có những ưu điểm riêng trong một số trường hợp.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Oxy Hóa Glycerol

Nghiên cứu oxy hóa điện hóa glycerol không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc phát triển các loại pin nhiên liệu mới. Việc sử dụng glycerol làm nhiên liệu có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra nguồn năng lượng bền vững.

5.1. Ứng Dụng Trong Pin Nhiên Liệu

Glycerol có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu, giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.2. Tương Lai Của Nghiên Cứu Năng Lượng

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, góp phần vào việc giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu oxy hóa điện hóa glycerol trên xúc tác platin và paladi đã chỉ ra tiềm năng lớn của glycerol như một nguồn nhiên liệu cho pin nhiên liệu. Các kết quả đạt được sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến ngộ độc xúc tác.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy glycerol có thể được sử dụng hiệu quả trong pin nhiên liệu, với các xúc tác platin và paladi cho hiệu suất cao.

6.2. Định Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các xúc tác mới và cải thiện quy trình oxy hóa glycerol, nhằm tối ưu hóa hiệu suất của pin nhiên liệu.

Nghiên Cứu Sự Oxy Hóa Điện Hóa Glycerol Trên Các Xúc Tác Platin Và Paladi