مهندسی متالورژی و مواد

مهندسی متالورژی و مواد

رسوب‌دهی الکترولس پوشش‌های Ni-Co-P به‌عنوان الکترودهای فعال برای واکنش تصاعد هیدروژن

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان
1 1گروه مهندسی مواد دانشکده فنی مهندسی دانشگاه کاشان، ایران ، کاشان
2 گروه متالورژی و مواد دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این پژوهش، پوشش‌های آلیاژی Ni–Co–P با استفاده از روش الکترولس بر روی زیرلایه مس در دو حمام قلیایی (pH=8.5) و اسیدی (pH=4.5)، با تنوع غلظت کلرید کبالت (2 تا 10 گرم بر لیتر) تهیه شدند. ارزیابی رفتار الکتروکاتالیستی این پوشش‌ها برای واکنش تصاعد هیدروژن انجام پذیرفت. نتایج آنالیز ترکیب شیمیایی نشان داد که حمام قلیایی بازده جذب بالاتری برای کبالت دارد و غلظت کبالت در پوشش CH10 (تهیه‌شده در حمام قلیایی با 10 گرم بر لیتر کلرید کبالت) به حداکثر مقدار خود رسید، در حالی که میزان فسفر در پوشش‌ها مستقل از غلظت کبالت باقی ماند. در آزمون LSV در محلول 1 مولار پتاسیم هیدروکسید، پوشش CH10 کمترین پتانسیل اضافی برابر با mV vs. RHE 132 در چگالی جریان mA.cm-2 10 را نشان داد. به منظور بهبود عملکرد، با انجام عملیات حرارتی، ساختاری کامپوزیتی حاوی فسفیدهای فلزات انتقالی (CH10-HT) ایجاد شد. نمونه CH10-HT با پتانسیل اضافی mV vs. RHE 155 در چگالی جریان mA.cm-2 100 بهترین عملکرد را در میان تمامی نمونه‌ها از خود نشان داد. آزمون‌های پایداری شامل ولتامتری چرخه‌ای (1000 سیکل)، کرنوپتانسیومتری پله‌ای و آزمون کرنوآمپرومتری 100 ساعته، پایداری الکتروشیمیایی این کاتالیست را تأیید کردند، به‌طوری‌که بیش از 5/96٪ از فعالیت اولیه حفظ شد. در مجموع، نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که کنترل شرایط حمام رسوب‌دهی و عملیات حرارتی نقش کلیدی در بهبود عملکرد الکتروکاتالیستی پوشش Ni–Co–P ایفا می‌کند."
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Electroless Deposition of Ni-Co-P Coatings as Active Electrodes for the Hydrogen Evolution Reaction

نویسندگان English

Masoud Asgari 1
Ghasem Barati Darband 2
1 Department of Materials Science and Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan
2 Department of Material Engineering, Engineering, Ferdowsi University of Mashhad.
چکیده English

In this study, Ni–Co–P alloy coatings were fabricated via the electroless deposition method on a copper substrate using both alkaline (pH = 8.5) and acidic (pH = 4.5) baths with varying cobalt chloride concentrations (2–10 g L⁻¹). The electrocatalytic performance of these coatings toward the hydrogen evolution reaction (HER) was evaluated. Chemical composition analysis revealed that the alkaline bath exhibited a higher cobalt incorporation efficiency, and the cobalt content in the CH10 coating (prepared in the alkaline bath containing 10 g L⁻¹ cobalt chloride) reached its maximum value, while the phosphorus content remained independent of cobalt concentration. In 1.0 M potassium hydroxide solution, the CH10 coating showed the lowest overpotential of 132 mV vs. RHE at a current density of 10 mA.cm-2. To further enhance performance, a heat-treatment process was applied, resulting in the formation of a composite structure containing transition metal phosphides (CH10-HT). The CH10-HT sample exhibited the best electrocatalytic performance, with an overpotential of 155 mV vs.RHE at a current density of 100 mA.cm-2 . Stability tests, including cyclic voltammetry (1000 cycles), stepwise chronopotentiometry, and 100-hour chronoamperometry, confirmed the excellent electrochemical stability of the catalyst, with more than 96.5% of the initial activity retained. Overall, the results demonstrate that controlling the deposition bath conditions and applying post-heat treatment play crucial roles in enhancing the electrocatalytic performance of Ni–Co–P coatings.

کلیدواژه‌ها English

Electroless
Ni-Co-P coating
Hydrogen Evolution Reaction
Electrocatalyst
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.