Name: on the preparation and testing of fuel cell catalysts using the thin film rotating disk electrode method
Uploaded: 2018-03-16T14:00:00
Duration: 12 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about On the Preparation and Testing of Fuel Cell Catalysts Using the Thin Film Rotating Disk Electrode Method at JoVE.com

J.Q. وشهادة الماجستير الاعتراف بدعم من مؤسسة فيلوم في شكل راتب كتلة. مي وماجستير الاعتراف بدعم من تويوتا البحث والتطوير المركزية مختبرات د.، وشركة J.Q. قد تلقت تمويلاً من أفق 2020 البحث الاتحاد الأوروبي في والابتكار البرنامج تحت Skłodowska ماري كوري-منح اتفاق 703366 لا.

1-تجميع wt % 50 Pt/ج المواد الحفازة
<ol><li>
غرواني توليف Pt جسيمات نانوية (NPs)
	<ol>
<li>للحصول على تعليق غرواني 2 مصادر "حزب العمال" في شمال البحر الأبيض المتوسط، مزيج 4 مل حل هيدروكسيد الصوديوم 0.4 متر في الإثيلين غليكول (EG) مع 4 مل ح2شركة الاتصالات الباكستانية6·6H2س 40 ملم في EG في سفينة رد فعل الموجات الدقيقة.</li>
		<li>تسخين المخلوط لمدة 3 دقيقة على 160 درجة مئوية مع مفاعلات تعمل بالموجات الدقيقة (الوضع الحيوي، تدفئة الطاقة: 100 واط، إثارة: منخفضة).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
التثبيت من "مصادر حزب العمال" على الكربون ويدعم
	<ol>
<li>إضافة 30 مل من محلول HCl 1 م إلى 7.3 مل تعليق Pt NPs الغروية لهطول الأمطار. الطرد المركزي المخلوط في قوة الطرد المركزي نسبي من س 2,900 ز (تناوب 5,000 للدقيقة الواحدة (لفة في الدقيقة)) لمدة 5 دقائق وتجاهل المذيب طافية. كرر هذه الخطوات الغسيل/الطرد المركزي مرتين. ملاحظة: ينبغي جمع جميع المواد الكيميائية والتخلص منها وفقا لقواعد المؤسسة المحلية.</li>
		<li>إعادة تفريق NPs حزب العمال في 7 مل الأسيتون. تفريق 27.5 ملغم أسود الكربون في 1 مل الأسيتون. مزيج كلا تشتت الأسيتون وتتبخر الأسيتون في مبخر دوراني (40 درجة مئوية، 200 [مبر]) أو خط شلينك (40 درجة مئوية، 200 [مبر]) حتى يجف تماما.</li>
		<li>جاف مسحوق محفز Pt/C التي تم الحصول عليها في فرن (120 درجة مئوية) طوال الليل.</li>
		<li>إضافة المياه (دي) في مسحوق محفز Pt/C و sonicate (35 كيلو هرتز، 160 واط) أنه في حمام الموجات فوق الصوتية مليئة بالمياه الباردة (< 5 درجة مئوية) للحد الأدنى 3 تصفية الخروج وتغسل الحافز مع المياه دي على ورق الترشيح (4-7 ميكرومتر). جاف مسحوق محفز في فرن فراغ (100-120 درجة مئوية، 10 كيلو باسكال). ملاحظة: يؤدي هذا الإجراء إلى 55 ملغ محفز Pt/ج مع بط و % 50 وحجم جسيمات Pt ca. 2 نانومتر. لإعداد كميات أكبر من محفز Pt/ج، مضاعفة مبالغ كل منها بنسبة 1:1. باختلاف مقدار NPs حزب العمال إلى أسود الكربون، يمكن تعديلها في حزب العمال في تحميل بين 10 و 70-80% بالوزن دون الهامة التي أرستها التكتل.</li>
		<li>جعل من حبر محفز، مزيج مغ 6.3% wt 50 مسحوق محفز Pt/ج مع 6 مل مياه دي و 2 مل من الايزوبروبانول (IPA). إضافة كمية صغيرة من 1 م كوه الحل (~ 10 ميليلتر) لضبط الرقم الهيدروجيني للحبر أن يكون حوالي 10. مكان القنينة الزجاجية التي تحتوي على هذا الخليط في حمام الموجات فوق الصوتية مليئة بالمياه الباردة (< 5 درجة مئوية) و sonicate (35 كيلو هرتز، 160 واط) لمدة 15 دقيقة. ملاحظة: لا إضافة IPA إلى الحافز أولاً. إذا تم إضافة الكحول إلى مسحوق محفز Pt/ج مجففة، يمسك النار المحفز.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-توصيف مصادر حزب العمال والمواد الحفازة Pt/ج
<ol><li>
انتقال المجهر الإلكتروني (TEM) توصيف مصادر "حزب العمال"
	<ol>
<li>إضافة 30 مل من محلول HCl 1 م إلى 7.3 مل تعليق Pt NPs الغروية لهطول الأمطار. الطرد المركزي المخلوط في قوة الطرد المركزي نسبي من س 2,900 ز (تناوب 5,000 للدقيقة الواحدة (لفة في الدقيقة)) لمدة 5 دقائق وتجاهل المذيب طافية. كرر هذه الخطوات الغسيل/الطرد المركزي مرتين.</li>
		<li>تأخذ قطره (ca. 100 ميليلتر) تعليق NP حزب العمال وإعادة تفريق فإنه في 1 مل الأسيتون.</li>
		<li>وضع قطره المخفف، إعادة مشتتة NPs على شبكة ال (مع فيلم الكربون عادي) على ورقة تصفية ﻻستيعاب فائض المذيبات واسمحوا الشبكة تجف في الهواء.</li>
		<li>تحليل توزيع حجم الجسيمات بالتصوير على الأقل 5 مناطق مختلفة من الشبكة، باستخدام على الأقل 3 تكبير مختلفة (مثلاً، 100، 000 X، 300، 000 X، 400، 000 X). قياس حجم (وتوزيع حجم ذات الصلة) مصادر القدرة النووية على الأقل 300 من ميكروجرافس.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
وصف تيم محفز Pt/ج
	<ol>
<li>تمييع الحبر محفز (المذكورة أعلاه) مرتين مع أصد 100%. وضع قطره من الحبر المخفف محفز على شبكة ال (مع فيلم المخرمة أو أسي الكربون) وضعها في ورقة تصفية ﻻستيعاب فائض المذيبات واسمحوا الشبكة تجف في الهواء.</li>
		<li>تحليل توزيع حجم الجسيمات بالتصوير على الأقل 5 مناطق مختلفة من الشبكة، باستخدام على الأقل 3 تكبير مختلفة (مثلاً، 100، 000 X، 300، 000 X، 400، 000 X). قياس حجم (وتوزيع حجم ذات الصلة) مصادر القدرة النووية على الأقل 300 من ميكروجرافس. ملاحظة: يتم الحصول على صور تيم مع تباين أفضل عن طريق مراقبة الجسيمات محفز Pt/ج، التي لا تتداخل مع فيلم الكربون من الشبكة. هذه هي ميزة استخدام شبكات تيم مع فيلم الكربون المخرمة أو أسي هنا.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
الهضم من "مصادر حزب العمال" من ريجيا أكوا
	<ol>
<li>جاف محفز Pt/ج في فرن فراغ (80 درجة مئوية، 10 كيلو باسكال) بين عشية وضحاها. وزن المسحوق محفز في بوتقة خزفية.</li>
		<li>الحرارة مسحوق محفز في بوتقة فرن دثر (الهواء، 900 درجة مئوية، 30 دقيقة) لحرق إيقاف دعم الكربون. وضع غطاء على بوتقة لمنع مسحوق محفز من الطيران أثناء التسخين.</li>
		<li>إضافة 4 مل من ريجيا أكوا (خليط من 30% HCl و 65% HNO3 في حجم نسبة 3:1) في البوتقة وتسخين الخليط في صفيحة في كاليفورنيا- 80 درجة مئوية ح 2. تنبيه: أكوا regia هو حمض عدوانية وينبغي التعامل معها بحذر.</li>
		<li>ضبط الحجم النهائي إلى 10 مل مع المياه دي.</li>
		<li>تحديد تركيز بط في حل ريجيا أكوا الحث يقترن البلازما-الكتلي (برنامج المقارنات الدولية-MS)15 أو الطيفي الأشعة فوق البنفسجية-مرئية (الأشعة فوق البنفسجية تجاه، الموصوفة أدناه).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
تحديد تحميل حزب العمال عن طريق الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة
	<ol>
<li>ميكس 0.75 مل HCl م 2 مع 0.25 مل م 1 سنكل2 إعداد 4 M HCl في ومبومو كوارتز وإضافة 1 مل العينة ريجيا أكوا .</li>
		<li>قياس طيف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لخليط من 1.75 مل من HCl م 2 و 0.25 مل من 1 "سنكل م"2 في 4 M HCl كخط أساس.</li>
		<li>قياس الطيف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة للمخلوط عينة (700 nm-350 نانومتر).</li>
		<li>إضافة 5 ميليلتر حزب العمال إلى حل القياسية (1,000 جزء في المليون) للحل عينة، يقلب ذلك جيدا، وقياس طيف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة. كرر إضافة الحل Pt القياسية والقياس 4 مرات.</li>
		<li>طرح امتصاص في 680 نانومتر (الأساس) من امتصاص في شمال البحر الأبيض المتوسط (أعلى ذروة) 402، ومؤامرة ضد تركيز نقطة وأضاف تحديد تركيز حزب العمال في العينة ريجيا أكوا من x-التقاطع منحنى المعايرة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3-تتولى القياس الكهربائي (استخلاص) القرص من المواد الحفازة Pt/ج
<ol><li>
وصف الحبر حافز عن طريق القياسات تشتت الضوء
	<ol>
<li>قياس درجة حموضة الحبر محفز مع مقياس الأس الهيدروجيني.</li>
		<li>تمييع الحبر محفز 50 مرة عن طريق إضافة أصد/ح2س (1:3، الخامس: الخامس) المختلطة بالمذيبات. إضافة حمض أو قاعدة للحفاظ على درجة الحموضة محفز الحبر الثابت.</li>
		<li>قياس إمكانات زيتا للعينة X 50 المخفف استخدام وضع16 الغرواني الكهربي تشتت الضوء (ELS) للجهاز تشتت الضوء.</li>
		<li>قياس حجم المجاميع في العينة المخففة استخدام تشتت الضوء الحيوي (DLS)17 الجهاز تشتت الضوء.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
تصنيع رقيقة محفز
	<ol>
<li>البولندية قطب زجاجي الكربون (GC) قرص (قطرها 5 ملم) مرآة إنهاء استخدام لصق الألومينا (أولاً 0.3 ميكرومتر، ثم 0.05 ميكرومتر)، وتنظيفه يتم في المياه دي.</li>
		<li>"الماصة؛" قاسمة 5 ميليلتر من الحبر محفز على مسرى GC مما يؤدي إلى تحميل حزب العمال من 10 ميكروغرامPt سم-2. جاف الحبر تحت تدفق الغاز ع هوميديفيد مع خليط من الماء أصد ودي (17:3، الخامس: الخامس) في ببلير. ملاحظة: يمكن أن يكون الأمثل شرط التجفيف بتغيير النسبة بين المياه أصد ودي في ببلير.</li>
		<li>التأكد من أن سطح القطب GC مغطى موحد مع محفز رقيقة بكاميرا CCD.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
القياسات الكهروكيميائية
	<ol>
<li>توظيف الزجاج الكهروكيميائية أو الخلية تترافلوروايثيلين (PTFE) استناداً إلى تكوين ثلاث ثلاجات في جميع القياسات الكهروكيميائية. استخدام مسرى القرص GC معدلة ومش البلاتين قطب كالومل هيدروجين/مشبعة محاصرين (SCE) كقطب العمل وعداد كهربائي قطب مرجعي، على التوالي. ملاحظة: حجرة الفرعية للخلية من أجل مسرى مرجع يحتاج إلى فصل من حجرة رئيسية بغشاء المشبعة بالفلور (مثلاً، غشاء نافيون) عندما يستخدم لجنة الخبراء الدائمة لتجنب انتشار أيونات كلوريد.</li>
		<li>نقع على الخلية ومكونات في حمض مختلطة (ح2هكذا4: HNO3 = 1:1، الخامس: الخامس) بين عشية وضحاها. وفي وقت لاحق، شطف الخلية والمكونات الأخرى جيدا بالماء دي، ويغلي منهم في دي المياه مرتين. ملاحظة: تنظيف الخلية مع حمض مختلطة على الأقل مرة واحدة في شهر (حسب تواتر الاستخدام). تنبيه: تعامل مع حمض مختلطة مع الرعاية. بين تجارب الكهروكيميائية، تغلي وتبقى الخلية في دي المياه المشمولة بغطاء.</li>
		<li>صب م 0.1 هكلو4 اﻻلكتروﻻيت الحل في خلية كهروكيميائية. ضع 3 أقطاب كهربائية (مسرى العامل ومسرى العداد الكهربائي الإشارة) في كل حجرة من الخلية، وتوصيل أقطاب كهربائية إلى بوتينتيوستات.</li>
		<li>قياس المقاومة في الكهرباء بين مسرى العامل ولوجين الشعرية (إسقاط الأشعة تحت الحمراء؛ Ω ~ 30)، وتعويض أثناء عملية القياس كله باستخدام مخطط تمثيلي من ردود فعل إيجابية بوتينتيوستات. المقاومة الحل الفعال الناجم عن ذلك هو Ω أقل من 3. ملاحظة: إذا لم بوتينتيوستات نظام التغذية مرتدة تناظرية، تطبيق برمجيات على أساس تعويض إسقاط الأشعة تحت الحمراء.</li>
		<li>معايرة مسرى مرجع. تطهير الكهرباء بالغاز2 ح وتفحص إمكانية بمعدل 50 s mV-1المسح الضوئي. تحديد إمكانيات حيث الكثافة الحالية يساوي 0 سم mA-2 ك 0 الخامس مقابل قطب الهيدروجين عكسها (RHE).</li>
		<li>تطهير الكهرباء بالغاز Ar (ca. ل 0.3 دقيقة-1). تنظيف المواد الحفازة بدورات المحتملة بين 0.05 و 1.20 الخامس بمعدل مسح 0.05 V s-1، حتى من الملاحظ فولتاموجرام دوري مستقرة (~ 50 دورات).</li>
		<li>
إجراء قياسات الخلفية.
		<ol>
<li>سجل دوري فولتاموجرام (CV) كمقياس خلفية. تطهير الكهرباء بالغاز Ar (ca. ل 0.3 دقيقة-1). اكتساح المحتملة بين 0.05 و 1.10 الخامس بمعدل 0.05 V s-1المسح الضوئي.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
القيام بقياس النشاط أور.
		<ol>
<li>تسجيل فولتاموجرام دوري في س2-تطهير اﻻلكتروﻻيت (ca. ل 0.3 دقيقة-1). اكتساح المحتملة بين 0.05 و 1.10 الخامس بمعدل المسح الضوئي من 0.05 V s-1 وسرعة دوران 1,600 لفة في الدقيقة.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
شركة إجراء تجريد فولتاميتري.
		<ol>
<li>تعقد مسرى العامل 0.05 الخامس خلال شطب CO (ca. ل 0.3 دقيقة-1) عن طريق الكهرباء لمدة 5 دقائق متبوعة تصريف Ar (ca. ل 0.3 دقيقة-1) لمدة 10 دقائق. بعد اكتساح إمكانية من 0.05 V 1.10 V 0.05 V s-1بمعدل المسح الضوئي. تنبيه: التحقق إذا كان مسموح باستخدام غاز أكسيد الكربون؛ إذا كان الأمر كذلك، يجب القيام بهذا العمل في غطاء دخان وتحتاج إلى تدابير السلامة الواجب اتباعها.</li>
		</ol>
</li>
		<li>بعد القياسات الكهروكيميائية، نقل الأفلام محفز على مسرى GC على ورقة الأنسجة عن طريق الضغط الأقطاب على الورق تبلل بالماء وتصوير الأفلام محفز المحولة.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
تحليل البيانات
	<ol>
<li>حساب المساحة السطحية الكهروكيميائية (اكسى) حافز من تهمة QCO ذروة أكسدة أول أكسيد الكربون، مع مراعاة سرعة المسح الضوئي <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57105/57105eq1.jpg"> </img>، نقطة تحميل L، واستخدام معامل تحويل من سم µC 390-2حزب العمال (عملية إلكترون اثنين) 6. ملاحظة: بدلاً من ذلك، اكسى يمكن حسابها من المنطقة (سح)محدث ح فولتاموجرام دوري سجلت في تطهير Ar اﻻلكتروﻻيت استخدام معامل تحويل من 195 سم µC-2Pt (عملية إلكترون واحد). <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57105/57105eq2.jpg"> <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57105/57105eq3.jpg">
</li>
		<li>الخلفية نونفاراديك بطرح فولتاموجرام دوري سجلت في تطهير Ar اﻻلكتروﻻيت من فولتاموجرام الصحيحة المسجلة في س2-تطهير المنحل بالكهرباء. تحديد كثافة التيار الحركية أور، يك، استخدام مسح انوديك فولتاموجرام المصوبة ومعادلة كوتيكي-ليفيك: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57105/57105eq4.jpg"> ملاحظة: هنا ي ويد هي الممثل لقياس الكثافة الحالية ونشرها يحد الكثافة الحالية، على التوالي.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Stephens, I. E. L., Rossmeisl, J., Chorkendorff, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+sustainable+fuel+cells.">Toward sustainable fuel cells.</a> Science. 354 (6318), 1378-1379 (2016).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Crystalline+Multimetallic+Nanoframes+with+Three-Dimensional+Electrocatalytic+Surfaces.">Highly Crystalline Multimetallic Nanoframes with Three-Dimensional Electrocatalytic Surfaces.</a> Science. 343 (6177), 1339-1343 (2014).</li><li>Schmidt, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+high-surface+area+electrocatalysts+using+a+rotating+disk+electrode+configuration.">Characterization of high-surface area electrocatalysts using a rotating disk electrode configuration.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (7), 2354-2358 (1998).</li><li>Gasteiger, H. A., Kocha, S. S., Sompalli, B., Wagner, F. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+benchmarks+and+requirements+for+Pt,+Pt-alloy,+and+non-Pt+oxygen+reduction+catalysts+for+PEMFCs.">Activity benchmarks and requirements for Pt, Pt-alloy, and non-Pt oxygen reduction catalysts for PEMFCs.</a> Appl. Catal. B-Environm. 56 (1-2), 9-35 (2005).</li><li>Kocha, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Best+Practices+and+Testing+Protocols+for+Benchmarking+ORR+Activities+of+Fuel+Cell+Electrocatalysts+Using+Rotating+Disk+Electrode.">Best Practices and Testing Protocols for Benchmarking ORR Activities of Fuel Cell Electrocatalysts Using Rotating Disk Electrode.</a> Electrocatalysis. 8 (4), 366-374 (2017).</li><li>Mayrhofer, K. J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+oxygen+reduction+activities+via+the+rotating+disc+electrode+method:+From+Pt+model+surfaces+to+carbon-supported+high+surface+area+catalysts.">Measurement of oxygen reduction activities via the rotating disc electrode method: From Pt model surfaces to carbon-supported high surface area catalysts.</a> Electrochim. Acta. 53 (7), 3181-3188 (2008).</li><li>Mayrhofer, K. J. J., Ashton, S. J., Kreuzer, J., Arenz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electrochemical+Cell+Configuration+Incorporating+an+Ion+Conducting+Membrane+Separator+between+Reference+and+Working+Electrode.">An Electrochemical Cell Configuration Incorporating an Ion Conducting Membrane Separator between Reference and Working Electrode.</a> Intern. J. Electrochem. Sci. 4 (1), 1-8 (2009).</li><li>Nesselberger, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Particle+Size+Effect+on+the+Oxygen+Reduction+Reaction+Activity+of+Pt+Catalysts:+Influence+of+Electrolyte+and+Relation+to+Single+Crystal+Models.">The Particle Size Effect on the Oxygen Reduction Reaction Activity of Pt Catalysts: Influence of Electrolyte and Relation to Single Crystal Models.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (43), 17428-17433 (2011).</li><li>Ke, K., Hiroshima, K., Kamitaka, Y., Hatanaka, T., Morimoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+accurate+evaluation+for+the+activity+of+nano-sized+electrocatalysts+by+a+thin-film+rotating+disk+electrode:+Oxygen+reduction+on+Pt/C.">An accurate evaluation for the activity of nano-sized electrocatalysts by a thin-film rotating disk electrode: Oxygen reduction on Pt/C.</a> Electrochim. Acta. 72, 120-128 (2012).</li><li>Shinozaki, K., Zack, J. W., Richards, R. M., Pivovar, B. S., Kocha, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+Reduction+Reaction+Measurements+on+Platinum+Electrocatalysts+Utilizing+Rotating+Disk+Electrode+Technique.">Oxygen Reduction Reaction Measurements on Platinum Electrocatalysts Utilizing Rotating Disk Electrode Technique.</a> J. Electrochem. Soc. 162 (10), F1144-F1158 (2015).</li><li>Zalitis, C. M., Sharman, J., Wright, E., Kucernak, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+the+hydrogen+oxidation+reaction+on+Pt/C+catalysts+at+optimised+high+mass+transport+conditions+and+its+relevance+to+the+anode+reaction+in+PEFCs+and+cathode+reactions+in+electrolysers.">Properties of the hydrogen oxidation reaction on Pt/C catalysts at optimised high mass transport conditions and its relevance to the anode reaction in PEFCs and cathode reactions in electrolysers.</a> Electrochim. Acta. 176, 763-776 (2015).</li><li>Wiberg, G. K. H., Fleige, M. J., Arenz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+test+of+a+flexible+electrochemical+setup+for+measurements+in+aqueous+electrolyte+solutions+at+elevated+temperature+and+pressure.">Design and test of a flexible electrochemical setup for measurements in aqueous electrolyte solutions at elevated temperature and pressure.</a> Rev. Sci. Instr. 85 (8), 085105 (2014).</li><li>Wiberg, G. K. H., Fleige, M., Arenz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+diffusion+electrode+setup+for+catalyst+testing+in+concentrated+phosphoric+acid+at+elevated+temperatures.">Gas diffusion electrode setup for catalyst testing in concentrated phosphoric acid at elevated temperatures.</a> R Rev. Sci. Instr. 86 (2), 024102 (2015).</li><li>Inaba, M., Quinson, J., Arenz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pH+matters:+The+influence+of+the+catalyst+ink+on+the+oxygen+reduction+activity+determined+in+thin+film+rotating+disk+electrode+measurements.">pH matters: The influence of the catalyst ink on the oxygen reduction activity determined in thin film rotating disk electrode measurements.</a> J. Power Sources. 353, 19-27 (2017).</li><li>Cherevko, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissolution+of+Platinum+in+the+Operational+Range+of+Fuel+Cells.">Dissolution of Platinum in the Operational Range of Fuel Cells.</a> ChemElectroChem. 2 (10), 1471-1478 (2015).</li><li>Ware, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophoretic+light+scattering.">Electrophoretic light scattering.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 4 (1), 1-44 (1974).</li><li>Berne, B. J., Pecora, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamic Light Scattering, with applications to Chemistry, Biology and Physics. , (2000).</li><li>Baranova, E. A., Bock, C., Ilin, D., Wang, D., MacDougall, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+spectroscopy+on+size-controlled+synthesized+Pt-based+nano-catalysts.">Infrared spectroscopy on size-controlled synthesized Pt-based nano-catalysts.</a> Surf. Sci. 600 (17), 3502-3511 (2006).</li><li>Garsany, Y., Singer, I. L., Swider-Lyons, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+film+drying+procedures+on+RDE+characterization+of+Pt/VC+electrocatalysts.">Impact of film drying procedures on RDE characterization of Pt/VC electrocatalysts.</a> J. of Electroanal. Chem. 662 (2), 396-406 (2011).</li><li>Garsany, Y., Baturina, O. A., Swider-Lyons, K. E., Kocha, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Methods+for+Quantifying+the+Activity+of+Platinum+Electrocatalysts+for+the+Oxygen+Reduction+Reaction.">Experimental Methods for Quantifying the Activity of Platinum Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction.</a> Anal. Chem. 82 (15), (2010).</li><li>Kongkanand, A., Mathias, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Priority+and+Challenge+of+High-Power+Performance+of+Low-Platinum+Proton-Exchange+Membrane+Fuel+Cells.">The Priority and Challenge of High-Power Performance of Low-Platinum Proton-Exchange Membrane Fuel Cells.</a> J. Phys. Chem. Lett. 7 (7), 1127-1137 (2016).</li><li>Speder, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pt+based+PEMFC+catalysts+prepared+from+colloidal+particle+suspensions+-+a+toolbox+for+model+studies.">Pt based PEMFC catalysts prepared from colloidal particle suspensions - a toolbox for model studies.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (10), 3602-3608 (2013).</li><li>Neumann, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+in+a+box:+a+concept+to+isolate,+store+and+re-use+colloidal+surfactant-free+precious+metal+nanoparticles.">Nanoparticles in a box: a concept to isolate, store and re-use colloidal surfactant-free precious metal nanoparticles.</a> J. Mat. Chem. A. 5 (13), 6140-6145 (2017).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

فمن المعروف جيدا أن نشاط أور محفزات ارتفاع المساحة تقاس بتقنية استخلاص TF درجة عالية يعتمد على توحيد محفز رقيقة6،9،،من1014،19 . وصلت مجموعات عدة أساليب التصنيع للأغشية الرقيقة محفز متجانس على أقطاب GC والباحثين بعناية ينبغي تحسين طريقة التجفيف عند دخول هذا المجال البحوث20. استخدام أساليب التناوب19 يتيح قدرا أكبر من المرونة في طلاء سمكا محفز الأفلام، بينما أساليب ثابتة على الميزة التي يمكن إعدادها أقطاب متعددة في نفس الوقت. كمثال لطريقة التجفيف ثابتة، شينوزاكي et al. ذكرت مؤخرا أن محفز موحدة الأغشية الرقيقة ملفقة بتجفيف الحبر محفز في جو IPA10. تصنيع الأغشية الرقيقة محفز في هذا البروتوكول يستند على طريقتهم. ومع ذلك، هي المجففة الأحبار محفز في تدفق غاز هوميديفيد بدلاً من جو ثابتة (بروتوكول 3.3.2). وميزة هذا الأسلوب تم التعديل أن شرط التجفيف يمكن تعديلها بسهولة عن طريق تغيير النسبة بين الاستثمار والمياه في ببلير. الرقم 8 يشير إلى أن توحيد رقيقة محفز هو الأمثل عن طريق تغيير حالة الترطيب.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig8.jpg"> الشكل 8: صور فوتوغرافية للعامل الحفاز رقيقة الأفلام ملفقة على أقطاب GC مع مختلف ظروف التجفيف. تم تغيير النسبة بين الايزوبروبانول (IPA) وح2س في ببلير لتحسين ظروف التجفيف. (أ) أصد 100%، ومعهد الإدارة العامة (ب) 90%/10 ٪ ح2س، أصد (ج) 80 ٪/20 ٪ ح2س، معهد الإدارة العامة (د) 70%/30 ٪ ح2سين (ج) ميزات أفضل تجفيف الظروف في هذه الحالة، كمحفز الأكثر تجانساً رقيقة افتراء على مسرى GC. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
كما وجدنا أن الرقم الهيدروجيني للأحبار محفز معياراً هاما يكون الأمثل للحصول على محفز متجانس الأغشية الرقيقة، وكما ذكرت في الأدبيات14. يوضح الشكل 9 استقرار أحبار محفز مع الأس الهيدروجيني مختلفة متفاوتة. حيث يتم استخدام HCl لغسل Pt NPs في البروتوكول 1.3.3، يصبح الحبر محفز الحمضية دون إضافة كوه عادة. الحبر محفز الحمضية ليست مستقرة بصفة خاصة وتسوية معظم الجسيمات محفز Pt/ج إلى الأسفل 1 أسبوع بعد sonication. حبر محايد أكثر استقرارا من الحبر الحمضية، على الرغم من أن تعتبر بعض رواسب في القاع. الحبر القلوية هو الأكثر استقرارا ومتسرعا لا ينظر إلى أسبوع واحد بعد sonication. ويفسر هذا الاعتماد على درجة الحموضة من استقرار الحبر محفز حجم زيتا المحتملة، التي تصبح أكبر مع زيادة درجة الحموضة14.
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig9.jpg"> الشكل 9: صور فوتوغرافية للأحبار محفز مع الأس الهيدروجيني مختلفة: الأس الهيدروجيني (يسار) ≈ 4, ≈ الأس الهيدروجيني (الأوسط) 7, ≈ الأس الهيدروجيني (يمين) 10. يتم أخذ الصور الفوتوغرافية 1 أسبوع بعد sonication. تشتت الحبر الحمضية كثير أقل استقرارا من المحايدة والحبر القلوية.
ليس فقط استقرار الأحبار محفز، ولكن أيضا توحيد حافز الحصول على رقيقة يعتمد على درجة حموضة الحبر محفز. يتم الحصول على الأغشية الرقيقة محفز مكتل عاليا عندما تكون حمضية الأحبار المستخدمة (الشكل 10a، د). على الرغم من أن هناك أي فرق معتد به مرئياً للعين بين طبقات رقيقة محفز ملفقة من الحبر محايدة ومن الحبر القلوية (الشكل 10 باء، وجيم)، SEM الصور تكشف عن أن هناك بعض اجلمرتر في محفز رقيقة تم الحصول عليها من الحبر محايدة، بينما تعتبر لا اجلمرتر كبيرة في محفز رقيقة من الحبر القلوية (الرقم 10e، و).
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig10.jpg"> رقم 10: نقل صور الأفلام محفز على الورق (أ-ج) ووزارة شؤون المرأة صور الأفلام محفز على أقطاب GC (د-و)- (أ، د) فيلم محفز ملفقة من الحمضية (pH ≈ 4) الحبر والفيلم (باء، هاء) محفز ملفقة من حبر محايد (الرقم الهيدروجيني ≈ 7)، وفيلم (ج، و) محفز ملفقة من القلوية (pH ≈ 10) الحبر. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig10large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
بالإضافة إلى نوعية الأفلام محفز، يؤثر معدل مسح4 وتعويض مقاومة الخلية تصميم النشاط أور8. في الإعداد القياس لدينا، مقاومة الخلية دون تعويض الأشعة تحت الحمراء هو عادة حوالي 30 Ω. انخفض إلى أقل من 3 Ω باستخدام الأشعة تحت الحمراء-تعويض بوتينتيوستات (الشكل 11 ألف، باء). تتم مقارنة تقاس في س2 اﻻلكتروﻻيت مشبعة مع أو بدون تعويض الأشعة تحت الحمراء في الشكل 11 ج. ويعتبر احتمال تحول ملحوظ بسبب مقاومة الخلية في حوالي 0.9 Vستراتهم، حيث يتم تقييم نشاط أور. كمعدل المسح الضوئي LSV، اخترنا 50 أم ق-1، بينما المجموعات الأخرى5 تفضل غالباً ما يتم اختبار 20 mV s-1 وغشاء القطب الجمعيات (الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف) تحت ظروف حالة ثابتة4. وبصفة عامة، يمكن القول للدراسات TF-استخلاص أن انخفاض معدل المسح الضوئي، قياس أكثر يصبح عرضه للتلوث المحتملة. في الاختبار، وشركة طيران الشرق الأوسط تطبق التيارات أعلى بكثير. وبخاصة لتطبيقات السيارات، الطاقة عالية الأداء المثير للاهتمام لا سيما21. مسح الإمكانات يؤدي إلى أخطاء كبيرة إذا تم تطبيق أي تعويض الأشعة تحت الحمراء على الإنترنت.
بسبب هذه الاختلافات، ينبغي أن تؤخذ مباشرة توقعات أداء شركة طيران الشرق الأوسط استناداً إلى قياسات TF-استخلاص مع توخي الحذر. ينبغي اعتبار TF-استخلاص طريقة سريعة لشاشة اختبار النشاط أور الجوهرية من المواد الحفازة PEMFC، بدلاً من بديل لاختبار طيران الشرق الأوسط.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig11.jpg"> رقم 11: تأثير الأشعة تحت الحمراء-التعويض عن القياس. (أ، ب) لقطات واجهة البرنامج "EC4 دق" مع أو بدون تعويض الأشعة تحت الحمراء. (ج) قياس لسفس في س2 المشبعة اﻻلكتروﻻيت مع التعويض عن الأشعة تحت الحمراء (الحمراء) ودون الأشعة تحت الحمراء-التعويض (الرمادي) (50 s mV-1، 1,600 في الدقيقة، عودة الأرض مطروحاً). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig11large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
ويرد الإجراء عموما في الرقم 12. بالإضافة إلى أساليب توصيف معيار بحث، إلى الحصول على تعليق Pt NPs الغروية ومحفِّز Pt/ج يمكن أيضا أن يحقق بأساليب أكثر تقدما مثل زاوية صغيرة بالأشعة السينية ونثر (ساكسس)22 أو طيف امتصاص الأشعة السينية (شاس) 23.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig12.jpg"> الشكل 12: نظرة عامة على الخطوات التجريبية. وترد أساليب توصيف مناظرة والمعلمات السيطرة عليها لكل خطوة تجريبية في هذا البروتوكول. تيم = مجهر إلكتروني، ساكسس تبعثر الأشعة السينية زاوية صغيرة، اكسافس = = الموسعة امتصاص الأشعة السينية بنية دقيقة، شانس = الأشعة السينية استيعاب بنية دقيقة، برنامج المقارنات الدولية--مرض التصلب العصبي المتعدد = الحث يقترن البلازما الكتلي، DLS = تشتت الضوء الديناميكي، اتفاقية مكافحة التصحر = جهاز اقتران، ووزارة شؤون المرأة = المسح الضوئي المجهر الإلكتروني. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig12large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

الاستخدام المتزايد لمصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية تتطلب القدرة على تخزين وإعادة تحويل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية. وفي هذا الصدد، تطبيق حاملات الطاقة الكيميائية، مثل الهيدروجين، هو طريق وأعد1. التحليل الكهربائي الماء يمكن إنتاج الهيدروجين من الطاقة الكهربائية الزائدة، بينما بيمفكس كفاءة إعادة تحويل الهيدروجين إلى الكهرباء. ومع ذلك، يحتاج محتوى المعادن (PGM) المجموعة الثمينة في بيمفكس لتطبيقات واسعة النطاق، مثل السيارات، سيخفض إلى حد كبير إلى انخفاض التكاليف. في المؤلفات العلمية، تعرض عدة نظم محفز2 ، الذي يقال أن يحمل إمكانات لتلبية هذه الاحتياجات استناداً إلى استخلاص TF هالفسيل الاختبار3.
TF-استخلاص القياسات أصبحت شعبية للغاية في البحث بيمفك وتستخدم الآن كطريقة قياسية للمقارنة بين مختلف العوامل الحفازة PEMFC. بيد للمواد الحفازة مماثلة، الاختلافات الكبيرة في نشاط رد فعل (أور) تخفيض الأكسجين أو المساحات السطحية الكهروكيميائية (اكسى) كثيرا ما ترد بالبحث مختلف المجموعات4. نتيجة لذلك، عدة بحوث المجموعات التي عملت على تحسين إجراءات تجريبية وتحديد إجراءات ممارسة أفضل لكيفية اختبار المواد الحفازة بيمفك5. في البداية، كانت عوامل مثل التلوث من القطب مرجعية، وتعويض الأشعة تحت الحمراء، إلخ ، محفز تحميل أبرز6،،من78؛ في حين، في السنوات الأخيرة، بدأ تأثير خصائص الفيلم محفز على الأداء التركيز9،10. على سبيل المثال، يمكن أن يتبين أن النشاط أور و ECSA تعتمد على تكوين الحبر محفز، الذي بدوره يؤثر على تجانس الفيلم محفز على مسرى الكربون زجاجي (GC) بمثابة الركيزة. الزيادة الملحوظة في المساحة السطحية Pt المقاسة عند إضافة الكحول للحبر محفز خاصة يثير الدهشة للوهلة الأولى، ولكن هذه النتائج تشير إلى أهمية الدعم الكربون التبول. عامل آخر هام (ويرتبط) هو النقل الجماعي. TF-استخلاص يقتصر على انخفاض الكثافة الحالية نظراً لأن القابلية للذوبان غاز منخفض في الكهرباء11،،من1213. ولذلك، فإنه كثيرا ما يفترض أن مادة التفاعل للنقل الجماعي في هذه الطبقات رقيقة للغاية محفز (ca. 1 ميكرومتر)، يلعب دوراً محدودا. ومع ذلك، في العمل مؤخرا جداً، فقد ظهر أن تعديل درجة الحموضة الحبر، يؤدي إلى زيادة كبيرة في نشاط أور في المواد الحفازة الصنع14. هذه أمثلة على تسليط الضوء على أن في استخلاص TF القياسات، عناية ضوابط ضرورية، واعتماداً على العامل الحفاز، أنه قد يكون من الصعب تحديد معيار واحد اختبار البروتوكول/الوصفة.
ولذلك، في العمل المقدم، ونحن نناقش إجراء خطوة بخطوة لتجميع واختبار عامل حفاز خلية الوقود Pt/C قياسية. ويشمل الإجراء التوليف الحفاز وتوصيفه، وإعداد الحبر والتكيف، فضلا عن استخلاص TF القياسات الكهروكيميائية. والغرض من هذا الإجراء هو تعزيز الوعي فيما يتعلق بمصادر معينة من الأخطاء والمزالق التجريبية، فضلا عن تقديم وصفه لعامل حفاز معيار Pt/ج ممكن.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>293237-1L</td>
			<td>99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>AC134070010</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexachloroplatinic(IV) acid hexahydrate</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11051</td>
			<td>99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1003171000</td>
			<td>37%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>60%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>96%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perchloric acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1005170250</td>
			<td>70%, Suprapur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide hydrate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1050020500</td>
			<td>99.995%, Suprapur</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin(II) chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>31669-100G</td>
			<td>&#62;98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum standard for AAS</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>47037-100ML</td>
			<td>1000 mg/L &#177;4 mg/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>30698</td>
			<td>99.5+%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>36644</td>
			<td>99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon black</td>
			<td>Cabot</td>
			<td>Vulcan XC 72R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>46 wt.% Pt/C</td>
			<td>Tanaka Kikinzoku Kogyo</td>
			<td>TEC10E50E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ar gas</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2 gas</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO gas</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2 gas</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave reactor</td>
			<td>CEM</td>
			<td>Discover SP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Corning</td>
			<td>6759</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>KNF</td>
			<td>RC600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath</td>
			<td>Qualilab</td>
			<td>USR 54 H</td>
			<td>35 kHz, 160/320 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Albet</td>
			<td>DP595 055</td>
			<td>Retention rate 4-7 &#181;m, &#966;55 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crucible</td>
			<td>VWR</td>
			<td>459-0202</td>
			<td>12 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lid for crucible</td>
			<td>VWR</td>
			<td>459-0216</td>
			<td>&#966;35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>Symphony SP70P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass electrode (for pH meter)</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>InLab Routine</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light scattering</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td>Litesizer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Tecani Spirit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grid</td>
			<td>Quantifoil</td>
			<td>N1-C73nCu20-01</td>
			<td>Classic carbon film, Cu 200 mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grid</td>
			<td>Quantifoil</td>
			<td></td>
			<td>Classic holey carbon film, Cu 200 mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grid</td>
			<td>Quantifoil</td>
			<td>N1-C74nCu20-01</td>
			<td>Classic lacey carbon film, Cu 200 mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-vis spectrophotometer</td>
			<td>Varian</td>
			<td>CARY 5E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saturated calomel electrode</td>
			<td>Schott</td>
			<td>B3510+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perfluorinated membrane</td>
			<td>Fuel Cell Store</td>
			<td>591239</td>
			<td>Nafion 117</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RDE rotator</td>
			<td>Raiometer Analytical</td>
			<td>EDI101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Nordic Electrochemisty</td>
			<td>ECi 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Control and data acquisition program</td>
			<td>Nordic Electrochemisty</td>
			<td>EC4 DAQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data analysis program</td>
			<td>Nordic Electrochemisty</td>
			<td>EC4 VIEW</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

on the preparation and testing of fuel cell catalysts using the thin film rotating disk electrode method

نقدم برنامج تعليمي خطوة بخطوة لإعداد تبادل البروتون غشاء خلية الوقود (PEMFC) المواد الحفازة، وتتكون من جسيمات نانوية Pt (NPs) أيد في الكربون عالية مساحة سطحية، واختبار أدائها في رقيقة تدوير القرص الكهربائي (TF-استخلاص) القياسات. TF-استخلاص منهجية يستخدم على نطاق واسع محفز الفحص؛ ومع ذلك، يختلف قياس الأداء في بعض الأحيان إلى حد كبير فيما بين المجموعات البحثية. هذه الشكوك تعوق النهوض بالمواد الجديدة حافزا، ونتيجة لذلك، ناقش العديد من المؤلفين ممكن أفضل أساليب الممارسة وأهمية القياس.
ويبرز البرنامج التعليمي visual المزالق المحتملة في اختبار TF-استخلاص المواد الحفازة Pt/ج. هو عرض خلاصة وبروتوكول الاختبار لتقييم العوامل الحفازة Pt/C القياسية التي يمكن استخدامها جنبا إلى جنب مع الأقراص Pt الكريستالات كعوامل حفازة القياسي. وتبرز هذه الدراسة على وجه الخصوص، كيف تؤثر خصائص الفيلم محفز على مسرى الكربون زجاجي (GC) قياس الأداء في اختبار استخلاص TF. للحصول على الأفلام محفز رقيقة، ومتجانسة، ليس فقط إعداد محفز، ولكن أيضا ترسب الحبر وتجفيف إجراءات ضرورية. ثبت أن إجراء تعديل للأس الهيدروجيني الحبر قد يكون التحكم الضرورية، وكيف بسيط قياسات يمكن استخدامها للتحقق من جودة الفيلم. حالما يتم الحصول على قياسات TF-استخلاص استنساخه، تحديد تحميل حزب العمال على دعم حفاز (معبراً عنها كنسبة مئوية بالوزن Pt) ومساحة السطح الكهروكيميائية ضروري لتطبيع معدلات تفاعل مصممة للمساحة السطحية أو كتلة حزب العمال. لتحديد المساحة السطحية أو ما يسمى CO تجريد أو تحديد المسؤول عن ترسب أونديربوتينتيال (حمحدث) الهيدروجين، هي المعيار. لتحديد تحميل حزب العمال، وهو عرض إجراء بسيطة ورخيصة باستخدام الهضم في أكوا regia مع التحويل اللاحقة من Pt(IV) إلى Pt(II) والأشعة فوق البنفسجية-مقارنة القياسات.

يتم الحصول على تعليق براون، الغروية الظلام "مصادر حزب العمال" من البروتوكول الفرع 1-1 (الشكل 1، يسار). تعليق غرواني مستقر حتى أنه يمكن تخزينه لأكثر من شهر دون أي هطول الأمطار. يتم توليف أكبر حزب العمال NPs بتقليل تركيز هيدروكسيد الصوديوم18. ومع ذلك، تعليق غرواني يصبح أقل استقرارا بتقليل تركيز هيدروكسيد الصوديوم. متطرفة على سبيل المثال، يتم الحصول على NPs Pt مكتل تماما عندما يتم تسخين السلائف Pt في EG دون هيدروكسيد الصوديوم (الشكل 1، حق).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig1.jpg"> رقم 1: صورة فوتوغرافية للمعلقات الغروية من "مصادر حزب العمال" في EG- (اليسار) تم الحصول على جيدا مشتتة Pt NPs باتباع البروتوكول 1.1. (اليمين) مكتل "مصادر حزب العمال" التي حصل عليها تدفئة السلائف Pt في EG دون هيدروكسيد الصوديوم.
يتم الحصول على محفز Pt/ج مشتتة جيدا من البروتوكول الفرع 1-2، كما هو مبين في الشكل 2 ألف. عند أقل تعليق غرواني مستقرة، مثلاً، أكبر "حزب العمال" مصادر القدرة النووية المستخدمة، قد يلاحظ التكتل الكبير "مصادر حزب العمال" على دعم الكربون (الشكل 2).
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig2.jpg"> رقم 2: صور تيم من 50 المواد الحفازة Pt/فولكان wt.%. () 2 نانومتر Pt NPs مشتتة جيدا على يدعم الكربون. (ب) 4 nm Pt NPs هي تجمعت على الكربون ويؤيد.
وتظهر نتائج تمثيلية لقياس الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لتحديد تركيز حزب العمال في ريجيا أكوا (بروتوكول 2.4) في الشكل 3 ألف. عندما تتم إضافة سنكل2 إلى عينة أكوا regia ، خفضت في حزب العمال في أكوا regia من Pt(IV) إلى Pt(II)، مما يؤدي إلى حل لون أصفر. هو الشكل 3b منحنى المعايرة التي تم الحصول عليها من الأطياف في الشكل 3 ألف. من هذا المنحنى المعايرة، تقرر تركيز حزب العمال في المخلوط عينة 3.68 جزء في المليون.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig3.jpg"> الشكل 3: نتائج تمثيلية لقياس الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لتحديد نقطة تركيز في أكوا regia. () تجاه الأشعة فوق البنفسجية الأطياف من عينة ريجيا أكوا سنكل2 قبل وبعد إضافة الحل Pt القياسية (5-20 ميليلتر). المنحنى (ب) المعايرة التي حصل عليها التآمر الاختلافات بين امتصاص في 402 نانومتر وامتصاص في 680 نانومتر ضد تركيز Pt المضافة. يتم تحديد تركيز بط في حل عينة من x-التقاطع منحنى المعايرة. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
الأرقام 4a-ب أمثلة تمثيلية لطبقة رقيقة محفز متجانس ملفقة على مسرى GC باتباع البروتوكول 3.2. تغطي السطح كله القطب GC الفيلم محفز موحدة دون أي تجمع سكاني كبير. الشكل 4 ج-د هي محفز متنافرة نموذجي الأغشية الرقيقة ملفقة بتجفيف الحبر محفز في الهواء. حافزا اجلمرتر على حافة القطب GC وأشكال قهوة ما يسمى حلقة19.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig4.jpg"> الشكل 4: الصور، ووزارة شؤون المرأة صوراً محفز متجانس ومتنافرة رقيقة الأفلام ملفقة على مسرى GC. (أ، ب) محفز متجانس رقيقة ملفقة باتباع البروتوكول. (ج، د) رقيقة محفز متنافرة مع "خاتم قهوة" ملفقة بتجفيف الحبر محفز في الهواء. () و (ج) هي صور كاملة للعامل الحفاز الأغشية الرقيقة. (ب) و (د) هي صور SEM حافز الأغشية الرقيقة التي اتخذت في الحافة من أقراص GC.
الرقم 5 مثال فولتاموجرام دوري تقاس في ح2 اﻻلكتروﻻيت مشبعة لمعايرة القطب إشارة محتملة ضد ستراتهم (بروتوكول 3.3.5). متوسط الإمكانات حيث الكثافة الحالية 0 mA سم-2 سواء في الفحص إيجابية مستمرة وتفحص الذهاب سلبية تعرف بأنها '0 الخامس مقابل ستراتهم'.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig5.jpg"> الشكل 5: فولتاموجرام دوري في ح2 المشبعة المنحل بالكهرباء لمعايرة الإمكانات مسرى مرجع ضد ستراتهم (50 أم s-1, 1600 دورة في الدقيقة)- متوسط الإمكانات حيث الكثافة الحالية 0 mA سم-2 على حد سواء في الإيجابية سوف تفحص والسلبية سوف تفحص يعرف 0 الخامس مقابل قطب الهيدروجين عكسها (RHE) (انظر منقط الخطوط الحمراء).
هو موضح في الشكل 6 فولتاموجرامس دوري في ع اﻻلكتروﻻيت المشبعة واكتساح الخطية فولتاموجرامس (LSV) في س2 اﻻلكتروﻻيت مشبعة لل 50% wt محفز Pt/فولكان الحصول عليها من قياس استخلاص (بروتوكول 3.3.7 و 3.3.8). بعد دورات التنظيف كافية في خطوة بروتوكول 3.4.6، يتم الحصول على السيرة الذاتية الحمراء في الشكل 6a . عندما لم يتم تنظيف حافزا بما فيه الكفاية، كتف ذروة أكسدة حزب العمال حوالي 0.8 الخامس أقل حدة من ذلك حافزا جيدا تنظيفها (الشكل 6a، السيرة الذاتية الرمادية). شكل LSV في س2 اﻻلكتروﻻيت المشبعة حساس بدرجة كبيرة على نوعية رقيقة محفز (الشكل 6b). عندما يلاحظ الحافز رقيقة متجانسة مثل في الشكل 4a، نشر2 س يحد من الكثافة الحالية (أقل من 0.8 V) سم mA حوالي-6-2، وعلى الكتف المنحنى LSV حوالي 0.8 الخامس هو الحادة (الشكل 6b، الأحمر). من ناحية أخرى، نشر2 س يحد من الكثافة الحالية أصغر والكتف المنحنى LSV أقل حادة عندما رقيقة محفز نونهوموجينيوس، كما هو الحال في الشكل 4 ج، أو على سطح القطب GC مغطى تماما لا محفز رقيقة.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig6.jpg"> رقم 6: أمثلة فولتاموجرامس "جيدة" و "سيئة" لل 50% wt محفز Pt/فولكان- () سيكليك فولتاموجرامس في ع المشبعة اﻻلكتروﻻيت (s أم 50-1). (ب) لسفس في س2 اﻻلكتروﻻيت المشبعة (1,600 لفة في الدقيقة، 50 mV/s، تفحص الذهاب إيجابية، خلفية طرح، يعوض الأشعة تحت الحمراء). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
هو مبين في الشكل 7 هي دوري فولتاموجرام المسجلة في اﻻلكتروﻻيت ع المشبعة بمنطقةمحدث ح أشارت إلى () وأول أكسيد الكربون تجريد فولتاموجرام بتهمة تجريد أشارت إلى (ب). تم الحصول على كل القياسات و 50% محفز Pt/فولكان. من المنطقة تحت القمم، يتم احتساب المساحة السطحية حزب العمال (اكسى)، راجع الخطوة 3.4.1.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57105/57105fig7.jpg"> الشكل 7: فولتاموجرام دوري الممثل (أ) وشركة فولتاموجرام تجريد (ب) بالنسبة لل 50% wt محفز Pt/فولكان (s أم 50-1)- يتم تمييز التهمةمحدث ح وأول أكسيد الكربون تجريد المسؤول في السماء الزرقاء والوردي، على التوالي. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57105/57105fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
نتائج قياس استخلاص ال 50% wt محفز Pt/فولكان (اكسى، أور نشاط محدد والنشاط الجماعي في 0.9 Vستراتهم) يرد في الجدول 1. وتظهر النتائج محفز Pt/ج تجارية مع حجم الجسيمات Pt مماثلة ومشابهة بط تحميل في الجدول كذلك.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>حجم الجسيمات Pt</td>
			<td>اكسى</td>
			<td>نشاط محدد أور</td>
			<td>النشاط الجماعي أور</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>[nm]</td>
			<td>[م2 ز-1Pt]</td>
			<td>[µA-2سمPt]</td>
			<td>[ز-1Pt]</td>
		</tr>
<tr>
<td>wt.% 50 Pt/فولكان</td>
			<td>2</td>
			<td>102 ± 3</td>
			<td>852 ± 66</td>
			<td>879 ± 82</td>
		</tr>
<tr>
<td>wt.% 46 Pt/C (تك)</td>
			<td>2-3</td>
			<td>93 ± 3</td>
			<td>738 ± 30</td>
			<td>683 ± 31</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 1: موجز لنتائج القياسات TF-استخلاص 50% wt Pt/فولكان العامل الحفاز والتجارية 46 wt % محفز Pt/ج. يتم عرض القيم المقاسة مع الانحراف المعياري. اكسى = مساحة السطح الكهروكيميائية، أور = الأكسجين الحد من رد فعل، تك = تاناكا كيكينزوكو كوجيو.

Watch this Scientific Journal Video about On the Preparation and Testing of Fuel Cell Catalysts Using the Thin Film Rotating Disk Electrode Method at JoVE.com

On the Preparation and Testing of Fuel Cell Catalysts Using the Thin Film Rotating Disk Electrode Method

الإعداد واختبار من المواد الحفازة خلية الوقود استخدام أسلوب قطب القرص تدوير رقيقة

إعداد واختبار محفزات الخلايا الوقودية Pt/C موضع مناقشة مستمرة في الأوساط العلمية فيما يتعلق بإمكانية تكرار نتائج وأفضل الممارسات. مع العمل المقدم، ونعتزم تقديم برنامج تعليمي خطوة بخطوة لجعل واختبار المواد الحفازة Pt/ج، التي يمكن أن تكون بمثابة نقطة مرجعية للنظم حافزا جديداً.

We present a step-by-step tutorial to prepare proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) catalysts, consisting of Pt nanoparticles (NPs) supported on a ...

Research

JoVE Journal

Environment

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

تقرير من خارج الخلية الميكروبية نشاط انزيم في المياه، والتربة، والرواسب باستخدام إنتاجية عالية صفيحة ميكروسكوبية فحوصات

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

Preparation and Testing of Plant Seed Meal-based Wood Adhesives

إعداد واختبار المواد اللاصقة الخشب يستند جبة بذور نباتية

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable ...

Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

استكشاف تأثيرات الغلاف الجوي التأثيرات على التبخر: تجربة دمج طبقة الغلاف الجوي الحدود وتحت السطحية الضحلة

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

الكمي من المعادن الثقيلة والملوثات غير العضوية الأخرى على الإنتاجية من الطحالب

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

بروتوكول للجزيئات البلاستيك الصغيرة أخذ العينات على سطح البحر وتحليل عينة

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Evaluating the Effect of Environmental Chemicals on Honey Bee Development from the Individual to Colony Level

تقييم تأثير المواد الكيميائية البيئية على عسل النحل التنمية من الفرد إلى مستعمرة مستوى

The presence of pesticides in the beekeeping environment is one of the most serious problems that impacts the life of a honey bee. Pesticides can be ...

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

Preparation of DMMTAV and DMDTAV Using DMAV for Environmental Applications: Synthesis, Purification, and Confirmation

إعداد دممتاالخامس ودمدتاV استخدام DMAالخامس للتطبيقات البيئية: توليف وتنقيتها، وتأكيد

Dimethylated thioarsenicals such as dimethylmonothioarsinic acid (DMMTAV) and dimethyldithioarsinic acid (DMDTAV), which are produced by the metabolic ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

استحداث أساليب جديدة لقياس كثافة الأسماك باستخدام أدوات ستيريو-فيديو تحت الماء

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

The Effect of the Application of Thyme Essential Oil on Microbial Load During Meat Drying

أثر تطبيق النفط الزعتر على الحمولة الميكروبية أثناء تجفيف اللحوم

Meat is a high protein meal that is used in the preparation of jerky, a popular food snack, where preservation and safety are important. To assure food ...

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

بروتوكول لالحاده والمزمنة اختبار السمية الإيكولوجية Killifish الفيروز فورزيري نوثوبرانتشيوس

The killifish Nothobranchius furzeri is an emerging model organism in the field of ecotoxicology and its applicability in acute and chronic ecotoxicity ...