Düşük Bi Katkılı Manyetikalorik La0.60Dy0.10Sr0.30Mn(1-x)BixO3 Perovskite Malzemelerin Elektrokimyasal Özellikleri

Abstract

Rejeneratif yakıt hücreleri için çok önemli adımları olan hidrojen/oksijen evrimi (HER/OER) ve oksijen indirgeme reaksiyonlarının (ORR) düşük maliyetli, yüksek dayanıklılığa sahip ve yüksek performanslı elektrokatalitik malzemelerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Pt esaslı, RuO2 ve IrO2 malzemeler bu amaç için yaygın olarak kullanılsa da, istenilen özelliklerde alternatif malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bağlamda sol-jel yöntemi ile sentezlenen lantan bazlı perovskitlerin elektrokimyasal özelliklerini çalıştık. La0.60Dy0.10Sr0.30Mn(1-x)BixO3 perovskit yapısında, A bölgesine %10 Dy ve %30 Sr ve B bölgesine az miktarda Bi (x: 0, 0.03 ve 0.1) katkılanmasını oda sıcaklığında 1 M KOH alkali ortamda HER, OER ve ORR araştırdık. Katkılanmamış ve %3 Bi katkılanmış örnekler zayıf HER aktiviteleri sergilerken, yapıdaki %10 Bi'nin etkisi başlangıç potansiyelini -1,389 V'tan -1,036 V'a düşürerek (Ag/AgCl'ye karşı) ve spesifik akımı yoğunluğunu -13,3 mA cm-2'den -121,8 mA cm-2'ye -1,4 V'ta arttışını sağladı. Benzer şekilde OER aktivitesi de %10 Bi sayesinde iyileşmiş ve başlangıç potansiyeli ve özgül akım yoğunluğu sırasıyla 0,758 V ve 88,3 mA cm-2 olarak bulunmuştur. Büyük Tafel eğimleri, ORR mekanizmasının yapıda gerçekleşebildiğini ancak yavaş bir hızda olduğunu göstermektedir. Yapıya %10 Bi ilavesi 19,3 kΩ gibi çok yüksek bir direnç ile sonuçlanmış ve katalizörlerde oluşan iyon iletim yollarından dolayı 3,5 kΩ gibi istenen bir değere düşmüştür.