Komposit rGO/Ni-MOF sebagai sokongan mangkin Pt-Ru untuk tindak balas pengoksidaan borohidrida dalam sel fuel borohidrida langsung

Abstract

Sel Fuel Borohidrida Langsung (DBFC) merupakan teknologi yang berpotensi tinggi untuk penghasilan tenaga. Keberkesanannya bergantung kepada pemangkin yang digunakan terutamanya pada anod dan katod. Secara amnya, karbon digunakan sebagai sokongan mangkin PtRu, namun ia mempunyai beberapa kelemahan seperti keliangan, luas permukaan dan kekonduksian elektrik yang rendah yang mengehadkan prestasi elektrokimia. Oleh itu, kajian ini bertujuan untuk membangunkan pemangkin PtRu dengan sokongan mangkin rGO/Ni-MOF bagi meningkatkan prestasi dalam aplikasi DBFC. Sokongan mangkin rGO/Ni-MOF telah disintesis melalui kaedah hidroterma dan pengeringan dengan kehadiran gas argon dengan kajian terhadap dua parameter utama iaitu pemuatan dan suhu pengeringan. Pada peringkat pertama, sokongan mangkin telah disediakan dengan pelbagai nisbah pemuatan rGO:Ni-MOF (1:1, 2:1 dan 3:1) dan dikeringkan pada suhu tetap 200 °C bagi menentukan pemuatan optimum. Setelah memperoleh pemuatan terbaik (2:1), kesan suhu pengeringan dikaji pada 200 °C, 400 °C dan 600 °C. Pencirian fiziko-kimia telah dijalankan melalui analisis pembelauan sinar-X (XRD), mikroskop elektron imbasan (SEM), spektroskopi Raman serta analisis penjerapan nitrogen Brunauer-Emmett-Teller (BET). Hasil analisis menunjukkan bahawa sokongan mangkin rGO/Ni-MOF dengan nisbah 2:1 yang dikeringkan pada 400 °C memberikan ciri terbaik dan menjadikannya pilihan yang optimum sebagai sokongan mangkin dalam aplikasi elektrokimia. Seterusnya, prestasi elektromangkin PtRu/rGO/Ni-MOF dengan nisbah pemuatan dan suhu optimum dibandingkan dengan PtRu/C komersial melalui analisis elektrokimia dalam tindak balas pengoksidaan borohidrida (BOR). Keputusan ini menunjukkan bahawa elektromangkin PtRu/rGO/Ni-MOF(2:1)400 mencatatkan ketumpatan arus tertinggi sebanyak 15.34 mA/cm² berbanding PtRu/rGO/Ni-MOF(2:1) (12.47 mA/cm²) dan PtRu/C (8.09 mA/cm²). Ketiga-tiga sampel mempunyai permulaan keupayaan yang sama pada 0.42 V vs Ag/AgCl. Akhir sekali, ujian prestasi sel tunggal DBFC mod pasif menunjukkan bahawa elektromangkin PtRu/rGO/Ni-MOF(2:1)400 mencatatkan ketumpatan kuasa tertinggi (10.70 mW/cm²) mengatasi PtRu/C komersial dengan nilai 9.87 mW/cm². Kesimpulannya, rGO/Ni-MOF(2:1)400 mempunyai potensi yang lebih baik sebagai sokongan mangkin PtRu di anod dengan memiliki keliangan, luas permukaan dan kekonduksian elektrik yang tinggi untuk meningkatkan aktiviti pemangkin dalam aplikasi DBFC.