Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 48-50.

Nowadays, huge amounts of CO2 are produced due to the utilization of fossil fuel as a
primary energy source causing significant climate changes. As a result, the researchers
tend to find other technologies to mitigate the climate changes. One of the best
solutions for mitigating the effects of climate change is alkaline water electrolysis. In
this study, electrocatalysts are prepared for the alkaline water electrolysis (AWE) using
a simple electrochemical approach. Firstly, an electrochemical exfoliation step was
performed in 1 M H2SO4 solution to enhance surface properties of wasted graphite rod
(WGR). Secondly, electrochemical deposition of porous metallic electrocatalysts using
the dynamic hydrogen bubble template (DHBT). Thirdly, the electropassivation step,
which forms a heterostructure between oxygenated species and metallic species. In case
of using Ni and Fe as active metals, the fabricated NiFe/WGR using the
electrochemical steps stated above demonstrates excellent activity towards both the
oxygen and the hydrogen evolution reactions (OER) and (HER), respectively.
NiFe/WGR electrode displaying low overpotential of 283 and ̶77 mV at current
density 10 mA cm−2 for OER, and HER, respectively. NiFe/WGR works as a
bifunctional electrocatalyst by exhibiting a low cell voltage of 1.6 V at a current density
of 10 mA cm−2. NiFe/WGR also displays a marked stability for 24 h of continuous
electrolysis. Additionally, in case of applying Ni and Co as active metals, the fabricated
electro-passivated Ni-Co bimetallic alloy modified exfoliated waste graphite rod (EP-
NiCo/EGR) displays η@10 mA cm−2 of −64, and 300 mV for HER, and OER,
respectively. It also shows excellent stability for a long time of electrolysis at high
current density (3 days at 50 mA cm−2). Also, EP-NiCo/EGR, when used as a
bifunctional electrocatalyst, the water electrolysis cell has an outstanding total voltage
of 1.62 V at a current density of 10 mA cm−2 with good stability over a long time of
electrolysis.

في الوقت الحاضر، تنتج كمية هائلة من ثاني أكسيد الكربون بسبب استخدام الوقود الأحفوري كمصدر رئيسي للطاقة مما يسبب تغيرًا كبيرًا في المناخ. نتيجة لذلك ، يميل الباحثون إلى إيجاد تقنيات أخرى لتخفيف تغييرات المناخ. أحد أفضل الحلول للتخفيف من آثار تغير المناخ هو التحليل الكهربائي للمياه القلوية. في هذه الدراسة، يتم تحضير المحفزات الكهربائية للتحليل الكهربائي للمياه القلوية باستخدام نهج كهروكيميائي بسيط. أولاً، تم إجراء خطوة توريق كهروكيميائية في محلول 1 مولار من حمض الكبريتيك لتحسين خصائص سطح قطب الجرافيت المهدر (WGR). ثانياً ، الترسيب الكهروكيميائي للمحفزات الكهربائية المعدنية ذات بنية مسامية باستخدام تقنية نمذجة فقاعات الهيدروجين الديناميكية (DHBT) . ثالثًا، خطوة التحميل الكهربائي التي تشكل بنية غير متجانسة بين الأنواع المؤكسدة والأنواع المعدنية. في حالة استخدام النيكل والحديد كمعادن نشطة، يُظهر مُركّب NiFe/WGR المُصنّع، باتباع الخطوات الكهروكيميائية المذكورة أعلاه، نشاطًا ممتازًا تجاه تفاعلات تطور الأكسجين والهيدروجين، على التوالي. يُظهر قطب NiFe/WGR جهدًا زائدًا منخفضًا يبلغ 283 و77- مللي فولت عند كثافة تيار 10 مللي أمبير/سم² لتفاعل ثصاعد الأكسجين والهيدروجين، على التوالي. يعمل محفز NiFe/WGR كمُحفّز كهربائي ثنائي الوظيفة، حيث يُظهر جهد خلية منخفضًا يبلغ 1.6 فولت عند كثافة تيار 10 مللي أمبير/سم². كما يُظهر NiFe/WGR ثباتًا ملحوظًا لمدة 24 ساعة من التحليل الكهربائي المستمر. بالإضافة إلى ذلك، في حالة استخدام النيكل والكوبالت كمعادن نشطة، يُظهر قضيب الجرافيت المُورق المُعدّل من سبيكة النيكل والكوبالت ثنائية المعدن المُخمّدة كهربائيًا (EP-NiCo/EGR) باستخدام الطرق الكهروكيميائية المذكورة أعلاه η@10 مللي أمبير/سم−2 بقيمة -64، و300 مللي فولت لتفاعل ثصاعد الهيدروجين والأكسجين، على التوالي. كما يُظهر ثباتًا ممتازًا لفترة طويلة من التحليل الكهربائي عند كثافة تيار عالية (3 أيام عند 50 مللي أمبير/سم2). أيضًا، عند استخدام EP-NiCo/EGR كمحفز كهربائي ثنائي الوظيفة، تتمتع خلية التحليل الكهربائي للماء بجهد إجمالي متميز يبلغ 1.62 فولت عند كثافة تيار تبلغ 10 مللي أمبير/سم2 مع ثبات جيد لفترة طويلة من التحليل الكهربائي.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.