تعیین شرایط بهینه رشد مستقیم CNTs بر روی بستر کاغذ کربنی با روش نهشت بخار شیمیایی به عنوان بستر الکتروکاتالیست پیل سوختی پلیمری

در این پژوهش، از روش نهشت بخار شیمیایی (CVD) برای رشد مستقیم نانولوله های کربنی (CNTs) بر روی بستر کاغذ کربنی تلقیح شده در کاتالیست آهن استفاده شد. پارامترهای موثر بر کیفیت و چگالی رشد نانولوله ها مانند غلظت و زمان تلقیح کاتالیست آهن، زمان و دمای رشد نانولوله و نسبت شارش گاز حامل به تغذیه کننده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیزهای FESEM، طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS)، پراکندگی رامان و TEM، مشخص کرد غلظت M 3/0 و زمان تلقیح min 60 آهن، دمای رشد °C 800، زمان رشد min 20 و نسبت شارش 15/150 Ar/C2H2:، شرایط بهینه رشد میکرومتری و شبکه ای نانولوله های کربنی بر روی بستر کاغذ کربنی می باشد. سپس به منظور بررسی این ساختار به عنوان بستر الکتروکاتالیست پیل سوختی پلیمری، کاتالیست پلاتین با روش کاهش اتیلن گلیکول بر روی آن بارگذاری شد و کارایی آن با کاتالیست تجاری پلاتین نشانده شده بر بستر کربن سیاه، توسط تست نیم سل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تست نیم سل نشان داد که استفاده از نانولوله های کربنی به جای کربن سیاه، باعث شد بیشینه چگالی توان از 43/4 به mWcm-2 90/9 افزایش پیدا کند. افزایش 123% بیشینه چگالی توان می تواند به دلیل پخش بهتر ذرات پلاتین و افزایش در دسترس پذیری آن ها به علت ساختار هندسی ویژه نانولوله ها و یا حمل و نقل الکترونی آسان بین پلاتین و بستر کربنی به علت رسانایی فوق العاده نانولوله های کربنی باشد. همچنین اصلاح نهایی الکترود با استفاده از اتمسفر کاهنده گاز هیدروژن، با هدف بهبود کارایی بدون افزایش بارگذاری کاتالیست پلاتین، باعث شد بیشینه چگالی توان از 90/9 به mWcm-2 36/18 تغییر کند که در حدود 85% افزایش را نشان می دهد.