Ηλεκτρολυτική παραγωγή υδρογόνου με ταυτόχρονη
ανοδική οξείδωση σακχάρων σε ηλεκτρόδια οξειδίων
μετάλλων

Παυλίδη, Αλεξάνδρα; Pavlidi, Alexandra

dc.contributor.author	Παυλίδη, Αλεξάνδρα	el
dc.contributor.author	Pavlidi, Alexandra	en
dc.date.accessioned	2024-04-24T09:05:53Z
dc.date.available	2024-04-24T09:05:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59268
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26964
dc.rights	Default License
dc.subject	Ηλεκτρόλυση νερού	el
dc.subject	Παραγωγή Υδρογόνου	el
dc.subject	Ανοδική οξείδωση γλυκόζης	el
dc.subject	Water electrolysis	en
dc.subject	Hydrogen production	el
dc.subject	Anodic glucose oxidation	el
dc.title	Ηλεκτρολυτική παραγωγή υδρογόνου με ταυτόχρονη ανοδική οξείδωση σακχάρων σε ηλεκτρόδια οξειδίων μετάλλων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτροχημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-28
heal.abstract	Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Πράσινη συμφωνία πρέπει η Ευρώπη να απεξαρτηθεί από τα ορυκτά καύσιμα, συγκεκριμένα από το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, αξιοποιώντας τα εναλλακτικά και πράσινα καύσιμα, ώστε να πετύχει τους στόχους της για κλιματική ουδετερότητα το 2050. Το υδρογόνο δεν εκπέμπει σαν παραπροϊόν διοξείδιο του άνθρακα και μέχρι στιγμής αποτελεί μόνο το 2% των ενεργειακών πηγών της Ευρώπης. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται από την ηλεκτρόλυση που έχει ως πηγή ηλεκτρισμού ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η διεργασία της ηλεκτρόλυσης του νερού κοστίζει περίπου $ 5-6 ανά κιλό υδρογόνου. Αυτή η τιμή θα μπορούσε να μειωθεί, μειώνοντας την κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιώντας καταλυτικά ηλεκτρόδια και πραγματοποιώντας ανοδικές αντιδράσεις με χαμηλότερο ηλεκτροδιακό δυναμικό από την αντίδραση οξείδωσης του νερού προς οξυγόνο σε χαμηλότερη υπέρταση. Μια καλή επιλογή είναι η πραγματοποίηση της αντίδρασης οξείδωσης της γλυκόζης, αφού όντως πληροί τις παραπάνω προϋποθέσεις και επειδή η γλυκόζη βρίσκεται σε αφθονία στη φύση, είναι αρκετά φθηνή και τα προϊόντα της οξείδωσής της έχουν μεγαλύτερη χρηματική αξία. Ως καταλυτικό ηλεκτρόδιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν οξείδια μετάλλων και στην συγκεκριμένη εργασία γίνεται ανάλυση της δημιουργίας και λειτουργίας ηλεκτροδίου οξειδίου του χαλκού. Το ηλεκτρόδιο CuO παράγεται απο γαλβανοστατική οξείδωση λεπτής πλάκας χαλκού σε διάλυμα NaOH 0.5 M με πυκνότητα ρεύματος εύρους περίπου i = 0.100 − 0.650 mA cm2 για 700-1700 s, που έχει ως προϊόν το υδροξείδιο του χαλκού Cu(OH)2 και έπειτα θερμαίνεται στον φούρνο στους 150 ℃ για μισή ώρα. Προηγείται των παραπάνω λείανση του δείγματος με τροχό για την απομάκρυνση ακαθαρσιών και έπειτα με γυαλόχαρτο για λείανση. Το πάχος του στρώματος κάλυψης CuO υπολογίζεται από τον νόμο του Faraday περίπου ίσο με 0.7µm και η δομή της επιφάνειάς του παρατηρείται σε οπτικό μικροσκόπιο. Η γλυκόζη αρχικά οξειδώνεται ποτενσιοδυναμικά σε διάλυμα NaOH 0.5 M πάνω στο καταλυτικό ηλεκτρόδιο CuO σε ηλεκτρολυτικό κελί με αντίθετο ηλεκτρόδιο γραφίτη και αναφορά Ag\|AgCl\|KCl sat. Διαπιστώνεται ότι για συγκέντρωση γλυκόζης 20 mM το εύρος δυναμικών στο οποίο πραγματοποιείται η ζητούμενη οξείδωση είναι τo 0.200-0.600 V και έπειτα πραγματοποιήθηκε σειρά πειραμάτων για την εύρεση των παραμέτρων που την επηρεάζουν. Συγκεκριμένα, η αύξηση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο διάλυμα όπως και η αύξηση της επιφάνειας του ηλεκτροδίου αυξάνουν τον μέγιστο ρυθμό της αντίδρασης, η μείωση του pH μετατοπίζει την καμπύλη I − V ανοδικότερα και η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει τον μέγιστο ρυθμό της αντίδρασης και μετατοπίζει την v Περιεχόμενα καμπύλη I−V καθοδικότερα. Υπολογίστηκε η τάξη της αντίδρασης ίση με 1 και ερμηνεύτηκαν τα αποτελέσματα των πειραμάτων Φασματοσκοπίας Ηλεκτροχημικής Εμπέδησης για διάλυμα NaOH 0.5 M και για διάλυμα NaOH 0.5 M-γλυκόζη 20 mM. Τελικά πραγματοποιήθηκαν ποτενσιοστατικά πειράματα οξείδωσης της γλυκόζης μεγάλης διάρκειας σε κελί δύο διαμερισμάτων με άνοδο το καταλυτικό ηλεκτρόδιο CuO, κάθοδο ηλεκτρόδιο πλατίνας και αναφορά Ag\|AgCl\|KCl sat. με σκοπό την ταυτοποίηση των προϊόντων της. Η τελευταία πραγματοποιήθηκε με την μέθοδο της χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης ανιόντο-ανταλλαγής συζευγμένη με αμπερομετρικό ανιχνευτή παλμού αλλά τα επιθυμητά προϊόντα δεν ανιχνεύτηκαν.	el
heal.advisorName	Καραντώνης, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ). Εργαστήριο Φυσικοχημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	70 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false