Μελέτη ηλεκτρο-καταλυτικών υλικών για την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου μέσω της φασματοσκοπίας υπερύθρουΜελέτη ηλεκτρο-καταλυτικών υλικών για την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου μέσω της φασματοσκοπίας υπερύθρου Investigation of electrocatalytic materials for hydrogen evolution reaction (HER) through FTIR spectroscopy Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2025-07-012025elΟι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες εντείνουν την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, προκαλώντας ανησυχίες για τα περιορισμένα αποθέματά τους και τις δυσμενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους. Μεταξύ των πιθανών προοπτικών, η ηλεκτροκατάλυση προσφέρει βιώσιμες και καθαρές ενεργειακές λύσεις για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Σε επιστημονικό πλαίσιο, η ηλεκτροκατάλυση αναφέρεται στην επιτάχυνση των ηλεκτροχημικών αντιδράσεων μέσω της χρήσης προηγμένων καταλυτών, για διαδικασίες μετατροπής και αποθήκευσης ενέργειας. Συγκεκριμένα, η εστίαση βρίσκεται στην αντίδραση εξέλιξης υδρογόνου (HER) λόγω της ικανότητάς της να παράγει υδρογόνο, μια βιώσιμη πηγή καθαρού καυσίμου. Η αποτελεσματικότητα της αντίδρασης αυτής, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ανάπτυξη ηλεκτροκαταλυτικών υλικών που μπορούν να μειώσουν το απαιτούμενο υπερδυναμικό και να ενισχύσουν την κινητική της αντίδρασης. Κατά συνέπεια, η συνεχής έρευνα και η καινοτομία σε αυτά τα υλικά είναι απαραίτητες για την προώθηση των τεχνολογιών παραγωγής υδρογόνου. Η παρούσα πτυχιακή εργασία αποβλέπει στη διερεύνηση ηλεκτροκαταλυτικών υλικών για την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου (HER), χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας μετασχηματισμού Fourier (FTIR) ως κύριο μέσο ανάλυσης. Αρχικά, διεξάγεται εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση για την κατανόηση των πολύπλοκων μηχανισμών και της μοριακής συμπεριφοράς των καταλυτικών αντιδράσεων. Στο πειραματικό στάδιο, γίνεται σύνθεση καταλυτών από μέταλλα μετάπτωσης και υλικά με βάση τον άνθρακα, τα οποία εξετάζονται με τη φασματοσκοπική τεχνική. Στη συνέχεια, τα απορρέοντα φάσματα αναλύονται προκειμένου να διερευνηθούν οι χημικές δομές και οι λειτουργικές ομάδες. Ως εκ τούτου, καθορίζεται η συσχέτιση της δομής των υλικών με την καταλυτική τους απόδοση. Στο τέλος της διερεύνησης, γίνεται αξιολόγηση των φυσικοχημικών και των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των συντιθέμενων υλικών, με σκοπό να καθοριστεί η απόδοση και η καταλληλόλητά τους για την παραγωγή υδρογόνου. The increasing global energy demands are intensifying dependence on fossil fuels, raising concerns about their limited reserves and the adverse environmental impacts associated with their use. Among the potential solutions, electrocatalysis offers sustainable and clean energy alternatives to address these challenges. In scientific terms, electrocatalysis refers to the acceleration of electrochemical reactions through the use of advanced catalysts, primarily in energy conversion and storage processes. Particular attention is given to the hydrogen evolution reaction (HER) due to its ability to generate hydrogen, a sustainable and clean fuel source. The efficiency of this reaction largely depends on the development of electrocatalytic materials capable of reducing the required overpotential and enhancing the reaction kinetics. Therefore, ongoing research and innovation in these materials are essential to advancing hydrogen production technologies. This undergraduate thesis aims to investigate electrocatalytic materials for the hydrogen evolution reaction (HER), utilizing Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) as the primary analytical technique. Initially, an extensive literature review is conducted to understand the complex mechanisms and molecular behavior of catalytic reactions. In the experimental phase, catalysts are synthesized from transition metals and carbon-based materials, which are then examined using spectroscopic techniques. Subsequently, the resulting spectra are analyzed to explore chemical structures and functional groups. As a result, the correlation between material structure and catalytic performance is determined. Finally, the physicochemical and electrochemical properties of the synthesized materials are evaluated in order to assess their performance and suitability for hydrogen production.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και ΔιοίκησηςKourmouli_Eirini_Dip_2025Chania [Greece]Library of TUC2025-07-01application/pdf4 MBfree Kourmouli Eirini Κουρμουλη Ειρηνη Ipsakis Dimitrios Ιψακης Δημητριος Konsolakis Michail Κονσολακης Μιχαηλ Papaefthymiou Spyridon Παπαευθυμιου Σπυριδων Poimenidis Ioannis Ποιμενιδης Ιωαννης Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Study of Electrocatalytic Materials for the Hydrogen Evolution Reaction Using Infrared Spectroscopy Μελέτη ηλεκτρο-καταλυτικών υλικών για την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου μέσω της φασματοσκοπίας υπέρυθρου