| Περίληψη: | Μελέτη της αρχής του φαινοµένου της ηλεκτροχηµικής ενίσχυσης µε την τεχνική της Φασµατοσκοπίας Σύνθετης Αντίστασης: Η παρούσα εργασία αποτελεί την πρώτη λεπτοµερή εφαρµογή της Φασµατοσκοπίας Σύνθετης Αντίστασης για τη µελέτη και κατανόηση του µηχανισµού του φαινοµένου της Ηλεκτροχηµικής Ενίσχυσης της Κατάλυσης (φαινόµενο NEMCA). Το κύριο πλεονέκτηµα της φασµατοσκοπίας σύνθετης αντίστασης είναι η δυνατότητα που παρέχει της χρήσης ενός ηλεκτρικού κυκλώµατος για την αναπαράσταση ενός ηλεκτροχηµικού στοιχείου. Για παράδειγµα, µια διεπιφάνεια ηλεκτροδίου/ ηλεκτρολύτη, στην οποία λαµβάνει χώρα µια ηλεκτροχηµική αντίδραση, είναι ανάλογη µε ένα ηλεκτρικό κύκλωµα το οποίο περιέχει ένα συγκεκριµένο συνδυασµό αντιστάσεων και πυκνωτών. Σύµφωνα µε τη θεωρία του εναλλασσόµενου ρεύµατος το ηλεκτροχηµικό σύστηµα χαρακτηρίζεται µε βάση το ισοδύναµό του κύκλωµα. Στην πράξη τα φάσµατα σύνθετης αντίστασης ενός συγκεκριµένου ηλεκτροχηµικού συστήµατος συσχετίζονται µε ένα ή περισσότερα ισοδύναµα κυκλώµατα. Είναι δυνατή η χρήση της πληροφορίας αυτής για την επιβεβαίωση ενός µηχανιστικού µοντέλου για το σύστηµα ή τουλάχιστον για την απόρριψη ακατάλληλων µοντέλων. Όταν επιλεγεί ένα συγκεκριµένο µοντέλο είναι δυνατός ο συσχετισµός των φυσικών και χηµικών ιδιοτήτων του ηλεκτροχηµικού στοιχείου µε συγκεκριµένα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώµατος και η εξαγωγή αριθµητικών τιµών για τα φυσικοχηµικά φαινόµενα. Στην παρούσα µελέτη έγινε εφαρµογή της τεχνικής της φασµατοσκοπίας σύνθετης αντίστασης (AC impedance spectroscopy) προκειµένου να διερευνηθεί η συµπεριφορά των ηλεκτροδίων-καταλυτών Au, Pt και Rh (που είναι εναποτεθειµένα σε YSZ) κατά την επιβολή δυναµικού στη διεπιφάνεια µετάλλου/YSZ σε χαµηλές θερµοκρασίες (320o-500oC) υπό οξειδωτικές και αναγωγικές συνθήκες. Η επεξεργασία των φασµάτων σύνθετης αντίστασης των παραπάνω συστηµάτων µέσω της προσοµοίωσης µε τη σύνθετη αντίσταση Gerischer, έδειξε πως µε τη µεταβολή του δυναµικού του καταλύτη UWR µεταβάλλεται η χωρητικότητα της διεπιφάνειας µετάλλου/αέριας φάσης. Οι µεγάλες µετρούµενες τιµές της χωρητικότητας (τάξεως 100 και 1000 µF/cm2 στερεού ηλεκτρολύτη) κατά τις ανοδικές πολώσεις, φανερώνουν τη δηµιουργία της αποτελεσµατικής διπλοστοιβάδας που εκτείνεται σε ολόκληρη τη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου/αέριας φάσης όπως προβλέπει άλλωστε η θεωρία του φαινοµένου της ηλεκτροχηµικής ενίσχυσης. Τόσο η τάξη µεγέθους της χωρητικότητας όσο και η ακρίβεια της προσοµοίωσης των φασµάτων σύνθετης αντίστασης ελέγχθηκαν από αντίστοιχα κυκλικά βολταµµογραφήµατα και µετρήσεις ρεύµατος-υπέρτασης σε µόνιµη κατάσταση. Επιπλέον βρέθηκε ότι, η τεχνική της φασµατοσκοπίας σύνθετης αντίστασης αποτελεί µια εναλλακτική προσέγγιση για την εκτίµηση του µήκους του ορίου των τριών φάσεων, όταν είναι γνωστή η ενεργή επιφάνεια του µετάλλου που εκτίθεται στην αέρια φάση.
|
|---|
