Electrosynthesis of Ni-Co/Hydroxyapatite as a Catalyst for Hydrogen Generation via the Hydrolysis of Aqueous Sodium Borohydride (NaBH4) Solutions

Abstract

Електрохімічним методом синтезований каталізатор Ni-Co на основі гідроксиапатиту для виробництва водню з NaBH4. Показано, що електрохімічна комірка складається з джерела живлення постійного струму, карбонового анода і катода, і біполярної мембрани для розділення комірки на дві камери. Процес проводили за густини струму 61, 91 та 132 мА/см2 та тривалості електролізу 30, 60 та 90 хвилин. Проведено аналіз отриманих частинок за допомогою рентгенівської дифракції та скануючої електронної мікроскопії. Встановлено, що збільшення тривалості електролізу для утворення каталізатора Ni-Co/HA позитивно корелюється зі швидкістю реакції гідролізу NaBH4 для виробництва водню. Встановлено, що найбільший вихід водню досягається за щільності струму 92 мА/см2. Визначено, що реакція гідролізу NaBH4 є реакцією першого порядку з постійною швидкістю реакції (2,220–14,117)•10-3 л/(г•хв). Показано, що рівняння Арреніуса для реакцій гідролізу за температури від 300до 323 К має вигляд k = 6,5•10-6•exp(-6000/Т).

To generate hydrogen from its storage as NaBH4, a catalyst was synthesized via an electrochemical method. The catalyst, Ni-Co, had hydroxyapatite as a support catalyst. The electrochemical cell consisted of a DC power supply, a carbon anode and cathode, and a bipolar membrane to separate the cell into two chambers. The current density was adjusted to 61, 91, and 132 mA/cm2. The electrolysis time was 30, 60, and 90 min. The particles produced were analyzed by XRD and SEM/EDX and tested in the hydrolysis of NaBH4 for hydrogen generation. The Ni-Co/HA catalyst test concluded that the period of time used for electrolysis during catalyst formation was positively correlated with the rate of NaBH4 hydrolysis in the production of hydrogen. The highest rate of hydrogen production was obtained using the synthesized catalyst with a current density of 92 mA/cm2. The NaBH4 hydrolysis reaction followed a first-order reaction with the rate constant of (2.220–14.117)•10-3 l/(g•min). The Arrhenius equation for hydrolysis reactions within the temperature range of 300–323 K is k = 6.5•10-6exp(-6000/T).