عبدالله سلیمی

جایگزینی سوخت‌های فسیلی با منابع انرژی تجدیدپذیر، توجه گسترده‌ای را در سراسر جهان برای تأمین انرژی پایدار و پاک جلب کرده است که می‌تواند فرصت‌های عظیمی را برای تأمین پایدار انرژی، حتی در مناطق دور افتاده ایجاد کند.تولید سالانه فعلی آمونیاک در سراسر جهان تقریباً 200 میلیون تن است که بیشتر آمونیاک‌های تولید شده از سوخت‌های فسیلی (N2 + 3H2 → 2NH3) از طریق فرآیند هابر- بوش،در حضور کاتالیزورهای مبتنی بر Fe و Ru می باشد. در چندین سال گذشته، پژوهشگران علاقه زیادی به سنتز مستقیم NH3 از N2 و H2O در شرایط محیطی با استفاده از فرآیندهای احیای فوتو/الکتروکاتالیستی داشته اند. این روش‌های الکتروکاتالیستی دارای مزایای زیادی از جمله شرایط واکنش ملایم، زیرساخت‌های ساده، آلودگی‌های محیطی کمتر، و مصرف انرژی تجدیدپذیر از انرژی خورشیدی یا انرژی الکتریکی ارائه شده توسط سلول‌های خورشیدی و توربین‌های بادی هستند. در این پایان نامه، ابتدا به روش سولووترمال آلیاژ دو فلزی مس و قلع را بر روی بستر هادی نیکل فوم رشد داده و سپس از آن به عنوان الکتروکاتالیست در یک سیستم سه الکترودی و در یک سل دو محفظه ای که با یک غشای نفیون از همدیگر جدا شده اند، احیای الکتروشیمیایی گاز نیتروژن به آمونیاک در محفظه کاتدی انجام می گردد. واکنش الکترولیز دو ساعت به طول می انجامد و سپس از محفظه کاتدی نمونه برداری و به آن واکنش دهنده ها و معرف های روش شناسایی ایندو فنول اضافه گردیده و پس از 2 ساعت میزان تولید آمونیاک با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در ماکزیمیم طول موج جذبی در حدود 665 نانومتر اندازه گیری شد. برای شناسایی و بررسی ساختار و مورفولوژی الکتروکاتالیست از روش های مختلفی همچون تکینک های SEM، EDX-mapping، XPS، ICP، XRD استفاده گردید. برای بهینه سازی الکتروکاتالیست، نسبت های مختلف آلیاژ مس،قلع سنتز و به عنوان الکتروکاتالیست برای بررسی کاربرد الکتروشیمیایی آنها در احیای نیتروژن به آمونیاک مورد استفاده قرار گرفتند و مشاهده شد که نسبت یک به یک آلیاژ فوق بالاترین بازده فارادی و سرعت تولید آمونیاک را از خود نشان می دهد ،الکتروکاتالیست مورد نظر 5 بار مورد بازیابی و استفاده مجدد قرار گرفت و مشاهده شد که فعالیت الکتروکاتالیزوری الکتروکاتالیست بکار رفته کاهش چندانی نداشته و کاملا پایدار هستند.تکنیک SEM نشان داد مورفولوژی ساختار الکتروکاتالیست پس از 5 بار استفاده مجدد، هیچ گونه تغییر ساختار یا تخریب مورفولوژی در کاتالیزور مشاهده نمی شود.