Stabilization of Raney Nickel catalyst for fuel cell electrodes

Abstract

تمت دراسة طريقتين لإقرار النيكل الاسفنجي المستعمل في أقطاب خلايا الوقود . الطريقة الأولى هي باستعمال ثاني أكسيد الهيدروجين وأما الثانية فهي بطريقة الأكسدة المباشرة . من مزايا هذه الوسائل هي تقليص احتمال تلبد العامل المساعد وتخفيض التكلفة بالإضافة إلى توفير الوقت بالمقارنة بالطرق التقليدية . عند عملية استخلاص الألمنيوم باستعمال محلول قاعدي ينتج عنه الهيدروجين والذي بدوره يمتز على سطح النيكل الاسفنجي . وعند تعرض العامل المساعد للهواء يتأكسد هذا الهيدروجين وينتج الحرارة مما يسبب تلبيد العامل المساعد ، ولذلك لابد من اقرار العامل المساعد قبل استعماله . الطريقة التقليدية المستعملة حالياً هي القيام بتجفيف العامل المساعد في فرن خاص ومن ثم تعريضه لكميات قليلة عن الأكسجين لازالة الهيدروجين وتكوين طبقة سطحية حامية من أكسيد النيكل . إن ثاني أكسيد الهيدروجين يتحلل بوجود الماء إلى أكسجين والذي يقوم بأكسدة النيكل الاسفنجي ، حيث ينتج كميات كبيرة من الطاقة الحرارية من هذا التفاعل ولكن بوجود التفاعل في وسط مائي أمكن التحكم بالحرارة لتقليل إمكانية حدوث التلبد . وأما الطريقة المباشرة للأكسدة فهي تعتمد على تمرير غاز الاكسجين خلال الماء المحتوي على حبيبات النيكل الاسفنجي العالقة . لقد وجد أيضاً تكوين طبقة سطحية من أكسيد النيكل بهذه الطريقة . لقد تم تحليل العينات المختلفة بالطرق السطحية لمعرفة الخواص الطبيعية للعامل المساعد بعد تثبيته . لقد وجد أن عملية الاقرار بواسطة ثاني أكسيد الهيدروجين أكثر كفاءة من الطرق الأخرى حيث يحتوي العامل المساعد على مساحة سطحية أكثر وأكسيد النيكل المستقر وأفضل توزيع للثقوب وأما العامل المساعد المنتج بواسطة الأكسدة المباشرة فهو أقل نشاطاً من الطريقة التقليدية . لقد تم استعمال طريقة الترشيح في تحضير خلايا الأقطاب الغازية باستعمال النيكل الاسفنجي المثبت بالطرق المختلفة . حيث قيس أداء هذه الأقطاب في نصف خلية . النتائج المستحصلة أشارت إلى أن العامل المساعد المنتج بالتثبيت عند 15% ثاني أكسيد الهيدروجين ينتج أفضل قطب غازي مقارنة بالطرق الأخرى . كما تمت دراسة الأداء الطويلة الأجل لهذه القطب حيث لم يبدي أي تناقص في أداءه خلال المده المدرسة .