Elektrohemijski istaložene Ni-Sn prevlake kao elektrokatalizatori za reakcije izdvajanja vodonika i kiseonika u alkanim rastvorima

Apstrakt

Reakcija izdvajanja vodonika i kiseonika ispitivana je na čistom Ni i elektrohemijski istaloženim prevlakama Ni-Sn legura različitog sastava i morfologije. Sve prevlake istaložene su na podlozi od Ni mrežice (finoće 40 mesh-a) iz elektrolita koji je sadržao Ni i Sn jone u prisustvu pirofosfata i glicina. Elektrode su ispitivane skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM), energetski disperzivnom spektroskopijom X zračenja (EDS), metodom impedansne spektroskopije (EIS) i snimanjem polarizacionih dijagrama. Pokazano je da je pored porasta hrapavosti elektrodnih površina na Ni-Sn legurama sa porastom gustine struje taloženja, promena sastava prevlaka takođe odgovorna za povećanje njihovih katalitičkih osobina za izdvajanje vodonika i kiseonika. U oblasti potencijala izdvajanja vodonika nije bilo moguće detektovati linearnu zavisnot potencijala od logaritma gustine struje (Tafelov nagib) zbog promene pokrivenosti elektrodne površine sa elektroaktivnim intermedijarnim česticama u funkciji potencijala, ali je pokazano da su Ni-Sn elektrode aktivnije za reakciju izdvajanja vodonika od komercijalne Ni-RuO2 (DN) elektrode pri gustinama katodne struje većim od 0.3 A cm-2. Izdvajanje kiseonika je okarakterisano sa dva Tafelova nagiba kod svih ispitivanih elektroda: 60 mV po dekadi pri manjim gustinama struje (do 20 mA cm-2) i 120 mV po dekadi pri većim gustinama struje. Pokazano je da je katalitička aktivnost Ni-Sn elektroda posledica povećanja elektrohemijski aktivne površine. Međutim, ove elektrode ne gube katalitičku aktivnost pri dugotrajnom izdvajanju kiseonika (što je slučaj sa Ni elektrodama), jer se na njihovim površinama ne stvara slabo provodni sloj NiO2. Na osnovu Tafelovih nagiba i rezultata impedansnih ispitivanja predloženi su i diskutovani mehanizmi reakcija izdvajanja vodonika i kiseonika.