در اين پژوهش سوسپانسيون اكسيد گرافن در حمام رقيق شده وات جهت توليد كامپوزيت نانوصفحات گرافن-نيكل استفاده شده است. از نرم افزار طراحي آزمايش جهت برآورد بهترين پوشش استفاده شد. براي 20 حالت پيشنهادي توسط نرم افزار و در نظر گرفتن متغيرهاي دانسيته جريان، چرخه كاري و زمان رسوب دهي اثر خواص پوشش از نقطه نظر مقاومت به خوردگي (پلاريزاسيون خطي) ، ميزان احيا رخ داده (امپدانس الكتروشيميايي) و سطح ويژه ايجاد شده با استفاده از منحني ولتامتري سيكلي استفاده شد. شرايط بهينه در دانسيته جريان 10 ميلي آمپر بر سانتي متر مربع، زمان 490 ثانيه و چرخه كاري 81% ارزيابي شد. خواص پوشش توسط آزمون هاي XRD جهت بررسي تبديل اكسيد گرافن به گرافن از 10 درجه به 5/24 درجه، تغيير اورتون D از 1350 به 1298 در طيف سنجي رامان و حذف گروه هاي عاملي اپوكسي و كربوكسيل در آزمون FTIR مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج حاكي از افزايش مقاومت به خوردگي، بازيابي لايه اكسيد گرافن و كاهش اورپتانسيل در آزاد سازي گاز هيدروژن جهت استفاده در الكترولايزرهاي قليايي دارد. جريان خوردگي در پوشش بهينه از13/6 ميكروآمپر بر سانتي متر مربع در زيرلايه مس به 9/4 نانوآمپر در پوشش كامپوزيتي نيكل-گرافن كاهش يافته است. افزايش مقاومت پلاريزاسيون خطي 174 برابري از دستاوردهاي اين پژوهش بشمار مي¬آيد. روابط موجود بين پارامترهاي ورودي و خروجي در انتها توسط نرم افزار Design Expert 7 شبيه سازي گرديد.

گرافن آلوتروپي دو بعدي اتم¬هاي كربن، با ساختاري لانه زنبوري و ضخامت 0/142 نانومتر (قطر يك اتم كربن) به عنوان نازك¬ترين ماده دو بعدي پايدار در طبيعت شناخته شده است. گرافن را مي¬توان به روش¬هاي متفاوتي توليد نمود كه از جمله ساده¬ترين و تكرار¬پذير¬ترين اين فرآيندها مي¬توان به روش شيميايي اشاره نمود. طي اين فرآيند عيوب زيادي در شبكه گرافن ايجاد شده كه منجر به كاهش كيفيت گرافن توليدي و كاهش خواص ذكر شده مي¬گردد. در اين پژوهش اكسيد-گرافن توليد شده به روش شيميايي توسط روش الكتروشميايي احيا مي گردد. جهت حذف كنترل شده گروه¬هاي عاملي اپوكسي، هيدروكسيل و كربوكسيل در اين ساختار (كه هدايت گرافن را كاهش مي دهند) روش احياي پالس الكتروشيميايي اكسيد گرافن به عنوان روشي ساده، سريع، تكرار پذير، مقرون¬به¬صرفه و دقيق مطرح گرديده است. براي نخستين بار با استفاده از روش پالس معكوس مراحل جذب و احيا اكسيد گرافن بر روي سطح زيرلايه¬ي مس مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به اينكه متغيرهاي زيادي در فرآيند نشست و احيا اكسيد گرافن ايفاي نقش مي نمايند با استفاده از نرم افزار Design Expert انتخاب محدوده ي جريان، زمان و ديگر پارامترها، تعداد آزمون¬هاي مورد نياز طراحي شد و نتايج تحليل گرديد. انتخاب پوشش بهينه در هر مرحله با انجام آزمون هاي الكتروشيميايي بررسي مقاومت پلاريزاسيون خطي، تعيين مقاومت پوشش و بررسي سطح ويژه با استفاده از منحني هاي ولتامتري سيكلي انجام پذيرفت. پوشش هاي منتخب توسط آزمون هاي FTIR جهت بررسي ميزان كاهش و يا حذف گروه ¬هاي عاملي در زير cm-12800، تفرق اشعه X در بررسي فاصله بين صفحات و فازهاي تشكيل شده در زواياي 24 و 10 درجه، آزمون طيف سنجي رامان به منظور بررسي ميزان احيا رخ داده و بررسي تغييرات شدت و موقعيت اورتون هاي D وG در موقعيت¬هاي 1344 و cm-11520 در ساختار كربني انجام پذيرفت. پوشش هاي منتخب در آزاد سازي يون هيدروژن جهت استفاه در الكترولايزرهاي پيل هاي سوختي هيدروژني قليايي مورد ارزيابي قرار گرفت در نهايت ريزساختار لايه هاي ايجاد شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني بررسي شد. پوشش هاي شماره 14 و 8 به عنوان پوشش هاي بهينه انتخاب شدند. زمان رسوب دهي 225 ثانيه در دانسيته جريان 237 ميلي آمپر بر سانتي متر مربع و در زمان هاي پالس هاي 7/5 ميلي ثانيه به عنوان بهترين مقاومت به خوردگي و پوشش شماره 14 با زمان 475 ثانيه در دانسيته جريان 237 و زمان هاي پالس آندي به كاتدي 7/75 به 3/25 باعث افزايش سطح و توليد گرافن 3 بعدي شده است. افزايش مقاومت به خوردگي 52 برابري پوشش ضمن ارتقاء آزاد سازي گاز هيدروژن از مهمترين دستاوردهاي اين پژوهش به شمار مي آيد.

توليد پوشش مقاوم در برابر خوردگي از نانوصفحات گرافن-نيكل-مس-روي با استفاده از روش پالس الكتروشيميايي در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفته است. لذا در اين اختراع ابتدا اكسيد گرافن به روش اصلاح شده هامرز تهيه شد. با استفاده از حمام وات رقيق شده يون¬هاي مس و روي از پايه سولفات اضافه شد. با استفاده از روش پالس الكتروشيميايي نانوصفحات اكسيد گرافن-نيكل-مس-روي به صورت همزمان بر روي زير لايه مس لايه نشاني و احيا گرديد. با استفاده از نرم افزار Design Expert 7 تعداد حالت هاي ممكن جهت بهينه سازي جريان، زمان پالس الكتروشيميايي و زمان احيا مورد ارزيابي قرار گرفتند و بين 20 حالت پيشنهادي توسط نرم افزار پوشش شماره 9 با كمترين ميزان جريان خوردگي معادل 10 نانوآمپر بر سانتي متر مربع در مدت زمان 330 ثانيه، دانسيته جريان 5 ميلي آمپر بر سانتي متر مربع و چرخه كاري 55% انتخاب گرديد. حذف شدن گروه هاي عاملي اپوكسي و كربوكسيل، تشكيل فازهاي كريستالي گرافني و مانيتور كردن ميزان شدت احيا توسط طيف سنجي رامان مورد بررسي قرار گرفت. كاهش جريان خوردگي مس از 3/16 ميكروآمپر بر سانتي متر مربع به 10 نانوآمپر بر سانتي متر مربع در پوشش كامپوزيتي گرافن-نيكل-مس-روي از دستاوردهاي اين پژوهش به شمار مي آيد. افزايش جريان آزاد شدن گاز هيدروژن به ميزان 12 ميلي آمپر بر سانتي متر مربع در پتانسيل اضافي 2/0- ولت و افزايش سطح ويژه در اثر حضور نانوصفحات در كنار نانوذرات فلزات انتقالي از نتايج اين پژوهش مي باشد. مقاومت لايه گرافني به چند اهم كاهش يافته و مقاومت پلاريزاسيون پوشش افزايش يافته است. رابطه بين ورودي ها و خروجي ها توسط نرم افزار DOE شبيه سازي شده و معادلات حاكم استخراج شدند. به كمك اين نرم افزار مي توان شرايط احتمالي مورد نظر را پيش بيني نمود.