Étude paramétrique et simulation d'électrodes en carbone tétraédrique (taC) supportées par du carbure de titane (TiC) pour les réactions d'évolution de l'hydrogène (HER)

Parametric study and simulation of Titanium Carbide (TiC) supported, Platinum doped tetrahedral Carbon (taC) electrodes for Hydrogen Evolution Reactions (HER)

• Auteur / Autrice : Harunal Rejan Ramji
• Direction : Joseph Absi, Soh Fong Lim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance le 03/07/2023
• Etablissement(s) : Limoges en cotutelle avec Université de Malaisie Sarawak
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Mohammad Omar Abdullah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joseph Absi, Soh Fong Lim, Kouakou Boniface Kokoh, Abdul Aziz Abdul Raman, Nicolas Glandut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohammad Omar Abdullah, Kouakou Boniface Kokoh, Abdul Aziz Abdul Raman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogène

Simulation

Mots clés libres

Comsol

Réactions d'évolution de l'hydrogène (HER)

Diffusion de surface

Effet de bord

Simulation

Comsol

Hydrogen Evolution Reaction (HER)

Surface diffusion

Edge effect

Résumé

Compte tenu de la fiabilité de COMSOL un modèle d'étude l'expérience de Glandut et. al (2015) sur support en carbure de titane (TiC), électrode en platine dopé au carbone amorphe tétraédrique (taC:Pt) pour la réaction de dégagement d'hydrogène. Le modèle développé a été testé pour la diffusion de surface en 2D et la diffusion de surface avec effet de bord en 3D. Les résultats de la simulation montrent que la permutation des paramètres cinétiques avec la diffusivité de surface montre une certaine augmentation de la sortie de courant mais n'a pas été en mesure d'atteindre la sortie de courant obtenue à partir de l'expérience. Cependant, l'introduction d'un effet de bord du côté de taC:Pt sur le support TiC augmenterait considérablement la sortie de courant avec une grande cohérence avec le résultat expérimental. Le bord présente des propriétés cinétiques contrairement à TiC ou taC:Pt. Les paramètres cinétiques ont été déterminés à l'aide de la simulation et un ensemble de données a été trouvé pour montrer une grande cohérence avec le résultat expérimental. La diffusion de surface a été rendue inutile en raison des paramètres cinétiques extrêmement élevés sur le bord par rapport à la surface TiC et taC:Pt.

Given the reliability of COMSOL a study model the experiment by Glandut et. al (2015) on Titanium carbide (TiC) support, tetrahedral amorphous carbon doped platinum (taC:Pt) electrode for hydrogen evolution reaction. The developed model was tested for surface diffusion in 2D and surface diffusion with edge effect in 3D. The simulation results show that kinetic parameters permutation with surface diffusivity shows some increased in current output but was unable to achieve the current output obtained from the experiment. However, the introduction of edge effect on the side of taC:Pt on TiC support would significantly increase the current output with great coherency to the experimental result. The edge exhibits kinetic properties unlike both TiC or taC:Pt. The kinetic parameters were determined using the simulation and a dataset was found to show great coherency with the experimental result. Surface diffusion was rendered useless because negligible compared to the extremely high kinetic parameters on the edge in comparison to the TiC and taC:Pt surface.