Elektroosadzanie warstw Cu-Se na podłożu grafitowym do zastosowania w elektrokatalizie.

master
dc.abstract.enThe increase in energy demand and in the current situation an even greater need to decarbonise the energy sector have contributed to the search for solutions based on the use of hydrogen gas. Molecular hydrogen has a high energy density - 120 MJ / kg (about 3 times the density of gasoline), and the only product of its combustion is water. Obtaining H2 by electrochemical decomposition of water using alternative energy sources is a method characterized by low emissivity. However, its use, due to the endoenergetic nature of the process and the occurrence of the overpotential phenomenon, encounters problems resulting from the need to supply large amounts of energy. The solution to these difficulties is the use of materials catalyzing the electrolysis of water, in which copper selenides deserve special attention. The main goal of the research was the synthesis of a material with electrocatalytic properties to the cathodic hydrogen evolution reaction. Moreover, due to the advantages of using electrochemical techniques in combination with the use of nonaqueous electrolytes, the syntheses were carried out by electrodeposition from a solution of precursors in a deep eutectic solvent. During experiments, the physicochemical and electrochemical properties of the solutions used in the synthetic part were characterized. By controlling the concentration-potential conditions, a constant-potential deposition of Cu-Se layers was performed with the use of nonaqueous electrolytes. The analysis of the results showed that parameters such as the reduction potential and the electrolyte concentration influence the properties of the obtained products. On their basis, the conditions for the synthesis of the material with the most desired percentage composition, morphology, topology and surface roughness were also found. Most importantly, the results of electrocatalytic studies confirmed that the synthesized layers had satisfactory electrocatalytic properties. The obtained products, compared to the graphite electrode, were characterized by a much lower value of the onset potential of the HER reaction, and thus the possibility of carrying it out with the expenditure of less energy. In turn, lower values of the charge transfer resistance indicated the ease of its course with their use. Moreover, they were materials with satisfactory electrochemical stability. Therefore, Cu-Se / C layers were considered appropriate electrode materials used in the cathodic hydrogen evolution reaction.pl
dc.abstract.plWzrost zapotrzebowania na energię, a w obecnej sytuacji jeszcze większa potrzeba dekarbonizacji sektora energetycznego przyczyniły się do poszukiwania rozwiązań opartych na wykorzystaniu gazowego wodoru. Cząsteczkowy wodór charakteryzuje się dużą gęstością energii – 120 MJ/kg (około 3 razy większą od gęstości energii benzyny), a jedynym produktem jego spalania jest woda. Otrzymywanie H2 w wyniku elektrochemicznego rozkładu wody z użyciem alternatywnych źródeł energii jest metodą odznaczającą się niską emisyjnością. Jednak jej wykorzystanie, ze względu na endoenergetyczność procesu oraz występowanie zjawiska nadpotencjału, napotyka problemy wynikające z konieczności dostarczania dużych nakładów energii. Rozwiązaniem jest wykorzystanie materiałów katalizujących elektrolizę wody, wśród których na szczególną uwagę zasługują selenki miedzi. Dlatego główny cel badań niniejszej pracy obejmował syntezę materiału o właściwościach elektrokatalitycznych względem katodowej reakcji wydzielania wodoru. Ze względu na zalety stosowania technik elektrochemicznych w połączeniu z użyciem elektrolitów bezwodnych, syntezy dokonywano metodą elektroosadzania z roztworów prekursorów w rozpuszczalniku głęboko eutektycznym. W toku wykonanych eksperymentów przeprowadzono charakterystykę właściwości fizykochemicznych i elektrochemicznych stosowanych w części syntetycznej roztworów. Sterując warunkami stężeniowo-potencjałowymi dokonywano stałopotencjałowego osadzania warstw Cu-Se. Analizą wyników pokazano, że czynniki takie jak potencjał redukcji i stężenie elektrolitu wpływają na właściwości uzyskiwanych produktów. Na ich podstawie znaleziono także warunki syntezy materiału o najbardziej pożądanym składzie procentowym, morfologii, topologii oraz szorstkości powierzchni. Co najistotniejsze wynikami badań elektrokatalitycznych potwierdzono, że zsyntetyzowano warstwy o zadawalających właściwościach elektrokatalitycznych. Uzyskane produkty w porównaniu do elektrody grafitowej odznaczały się dużo niższą wartością potencjału początkowego reakcji HER, a więc i możliwością prowadzania jej przy nakładzie mniejszej energii. Mniejsze wartości oporu przeniesienia ładunku świadczyły z kolei o łatwości jej przebiegu z ich użyciem. Ponadto były to materiały o zadawalającej stabilności elektrochemicznej. Dlatego warstwy Cu-Se/C uznano za właściwe materiały elektrodowe stosowane w katodowej reakcji wydzielania wodoru.pl
dc.affiliationWydział Chemiipl
dc.areaobszar nauk ścisłychpl
dc.contributor.advisorBrzózka, Agnieszkapl
dc.contributor.authorWaksmundzka, Joannapl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WC3pl
dc.contributor.reviewerBrzózka, Agnieszkapl
dc.contributor.reviewerZaraska, Leszekpl
dc.date.accessioned2022-07-15T21:37:05Z
dc.date.available2022-07-15T21:37:05Z
dc.date.submitted2022-07-15pl
dc.fieldofstudychemiapl
dc.identifier.apddiploma-155150-245173pl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/297253
dc.languagepolpl
dc.subject.enHydrogen evolution reaction; water electrolysis; electrocatalysis; copper selenide; electrocatalysts; electrodeposition; nonaqueous solutions; deep eutectic solvent;pl
dc.subject.plKatodowa reakcja wydzielania wodoru; elektroliza wody; elektrokataliza; elektrokatalizatory; selenek miedzi; elektroosadzanie; roztwory bezwodne; rozpuszczalnik głęboko eutektyczny;pl
dc.titleElektroosadzanie warstw Cu-Se na podłożu grafitowym do zastosowania w elektrokatalizie.pl
dc.title.alternativeElectrodeposition of Cu-Se layers on graphite substrate for electrocatalysis application.pl
dc.typemasterpl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
The increase in energy demand and in the current situation an even greater need to decarbonise the energy sector have contributed to the search for solutions based on the use of hydrogen gas. Molecular hydrogen has a high energy density - 120 MJ / kg (about 3 times the density of gasoline), and the only product of its combustion is water. Obtaining H2 by electrochemical decomposition of water using alternative energy sources is a method characterized by low emissivity. However, its use, due to the endoenergetic nature of the process and the occurrence of the overpotential phenomenon, encounters problems resulting from the need to supply large amounts of energy. The solution to these difficulties is the use of materials catalyzing the electrolysis of water, in which copper selenides deserve special attention. The main goal of the research was the synthesis of a material with electrocatalytic properties to the cathodic hydrogen evolution reaction. Moreover, due to the advantages of using electrochemical techniques in combination with the use of nonaqueous electrolytes, the syntheses were carried out by electrodeposition from a solution of precursors in a deep eutectic solvent. During experiments, the physicochemical and electrochemical properties of the solutions used in the synthetic part were characterized. By controlling the concentration-potential conditions, a constant-potential deposition of Cu-Se layers was performed with the use of nonaqueous electrolytes. The analysis of the results showed that parameters such as the reduction potential and the electrolyte concentration influence the properties of the obtained products. On their basis, the conditions for the synthesis of the material with the most desired percentage composition, morphology, topology and surface roughness were also found. Most importantly, the results of electrocatalytic studies confirmed that the synthesized layers had satisfactory electrocatalytic properties. The obtained products, compared to the graphite electrode, were characterized by a much lower value of the onset potential of the HER reaction, and thus the possibility of carrying it out with the expenditure of less energy. In turn, lower values of the charge transfer resistance indicated the ease of its course with their use. Moreover, they were materials with satisfactory electrochemical stability. Therefore, Cu-Se / C layers were considered appropriate electrode materials used in the cathodic hydrogen evolution reaction.
dc.abstract.plpl
Wzrost zapotrzebowania na energię, a w obecnej sytuacji jeszcze większa potrzeba dekarbonizacji sektora energetycznego przyczyniły się do poszukiwania rozwiązań opartych na wykorzystaniu gazowego wodoru. Cząsteczkowy wodór charakteryzuje się dużą gęstością energii – 120 MJ/kg (około 3 razy większą od gęstości energii benzyny), a jedynym produktem jego spalania jest woda. Otrzymywanie H2 w wyniku elektrochemicznego rozkładu wody z użyciem alternatywnych źródeł energii jest metodą odznaczającą się niską emisyjnością. Jednak jej wykorzystanie, ze względu na endoenergetyczność procesu oraz występowanie zjawiska nadpotencjału, napotyka problemy wynikające z konieczności dostarczania dużych nakładów energii. Rozwiązaniem jest wykorzystanie materiałów katalizujących elektrolizę wody, wśród których na szczególną uwagę zasługują selenki miedzi. Dlatego główny cel badań niniejszej pracy obejmował syntezę materiału o właściwościach elektrokatalitycznych względem katodowej reakcji wydzielania wodoru. Ze względu na zalety stosowania technik elektrochemicznych w połączeniu z użyciem elektrolitów bezwodnych, syntezy dokonywano metodą elektroosadzania z roztworów prekursorów w rozpuszczalniku głęboko eutektycznym. W toku wykonanych eksperymentów przeprowadzono charakterystykę właściwości fizykochemicznych i elektrochemicznych stosowanych w części syntetycznej roztworów. Sterując warunkami stężeniowo-potencjałowymi dokonywano stałopotencjałowego osadzania warstw Cu-Se. Analizą wyników pokazano, że czynniki takie jak potencjał redukcji i stężenie elektrolitu wpływają na właściwości uzyskiwanych produktów. Na ich podstawie znaleziono także warunki syntezy materiału o najbardziej pożądanym składzie procentowym, morfologii, topologii oraz szorstkości powierzchni. Co najistotniejsze wynikami badań elektrokatalitycznych potwierdzono, że zsyntetyzowano warstwy o zadawalających właściwościach elektrokatalitycznych. Uzyskane produkty w porównaniu do elektrody grafitowej odznaczały się dużo niższą wartością potencjału początkowego reakcji HER, a więc i możliwością prowadzania jej przy nakładzie mniejszej energii. Mniejsze wartości oporu przeniesienia ładunku świadczyły z kolei o łatwości jej przebiegu z ich użyciem. Ponadto były to materiały o zadawalającej stabilności elektrochemicznej. Dlatego warstwy Cu-Se/C uznano za właściwe materiały elektrodowe stosowane w katodowej reakcji wydzielania wodoru.
dc.affiliationpl
Wydział Chemii
dc.areapl
obszar nauk ścisłych
dc.contributor.advisorpl
Brzózka, Agnieszka
dc.contributor.authorpl
Waksmundzka, Joanna
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WC3
dc.contributor.reviewerpl
Brzózka, Agnieszka
dc.contributor.reviewerpl
Zaraska, Leszek
dc.date.accessioned
2022-07-15T21:37:05Z
dc.date.available
2022-07-15T21:37:05Z
dc.date.submittedpl
2022-07-15
dc.fieldofstudypl
chemia
dc.identifier.apdpl
diploma-155150-245173
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/297253
dc.languagepl
pol
dc.subject.enpl
Hydrogen evolution reaction; water electrolysis; electrocatalysis; copper selenide; electrocatalysts; electrodeposition; nonaqueous solutions; deep eutectic solvent;
dc.subject.plpl
Katodowa reakcja wydzielania wodoru; elektroliza wody; elektrokataliza; elektrokatalizatory; selenek miedzi; elektroosadzanie; roztwory bezwodne; rozpuszczalnik głęboko eutektyczny;
dc.titlepl
Elektroosadzanie warstw Cu-Se na podłożu grafitowym do zastosowania w elektrokatalizie.
dc.title.alternativepl
Electrodeposition of Cu-Se layers on graphite substrate for electrocatalysis application.
dc.typepl
master
dspace.entity.type
Publication
Affiliations

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
0
Views per month

No access

No Thumbnail Available
Collections