بهینهسازی پارامترهای موثر در ساخت فتوآند مبتنی بر نانوساختار هماتیت با استفاده از روش طراحیآزمایش جهت تولید فتوالکتروشیمیایی هیدروژن

هیدروژن به عنوان یک حامل سوختی بالقوه جهت جایگزینی سوختهای فسیلی مطرح است که میتوان آن را تنها با استفاده از آب، نور خورشید و نیمهرساناها تولید نمود. این روش را تولید فتوالکتروشیمیایی هیدروژن یا فتوسنتز مصنوعی میگویند.یکی از نیمهرساناهایی که قابلیت بهکارگیری به عنوان فتوآند در فتوسنتز مصنوعی را دارا میباشد، هماتیت (Fe2O3-α( میباشد که دارای مزایایی همچون گاف انرژی مناسب، پایداری بالا در محیطهای آبی و قابلیت تولید اقتصادی میباشد. در مقالهی حاضر ابتدا به روش هیدروترمال، فیلم آکاگنیت (FeOOH-β (بر روی الکترود لایه نشانی گردیده و سپس باحرارتدهی در اتمسفر معمولی لایه فیلم هماتیت حاصل شده است. عملکرد فتوالکتروشیمیایی هماتیت از طریق تست ولتامتری روبشی خطی در شرایط عدم نوردهی و همچنین تحت نوردهی 5/1 AM اندازهگیری شده است. به کمک روشطراحی آزمایش (Design Factorial Full و همچنین Design Composite Central (مدل ریاضی اثر پارامترهای موثر با در نظر گرفتن اثرات برهمکنش بین آنها (مدت زمان واکنش در مرحلهی هیدروترمال و مدت زمان حرارت دهی در کوره) در فرآیند ساخت بر روی عملکرد فتوآند هماتیت استخراج گردیده است. در انتها به تحلیل مدل بدست آمده پرداخته وپارامترهای معنیدار مشخص شدند، و بر مبنای آن شرایط بهینهی ساخت فتوآند هماتیت (5 ساعت هیدروترمال، 60 دقیقه حرارتدهی در دمای 700 درجه سانتیگراد) حاصل گردید.

کلیدواژه ها:

هماتیت ، تولید فتوالکتروشیمایی هیدروژن ، فتوسنتز مصنوعی ، طراحی Composite Central