هدف از انجام اين پژوهش استفاده از تركيبات گرافن و اكسيد آن در جهت بهبود خواص الكتروكاتاليستي و طول عمر اين پوشش هاي MMO ( TiO2-RuO2) مي باشد. بدين منظور، ابتدا اكسيد گرافن به روش هامر اصلاح شده و اكسيد گرافن احيا شده به روش احياي شيميايي، سنتز گرديد. لايه نشاني پوشش اكسيد فلزي مخلوط در غلظت هاي بهينه شده سل پايه آبي اكسيد روتنيوم(mol%30)/ اكسيد تيتانيم(mol%70) گزارش شده توسط ديگر محققين، انجام پذيرفت. سپس فرآيند پوشش دهي به روش غوطه وري در هشت لايه انجام شد. آزمون هاي XRD و FTIR تشكيل فازهاي TiO2، RuO2، اكسيد گرافن و اكسيد گرافن احيا شده در پوشش ها و ساختار كريستالي آن ها را تاييد كرد. آزمون هاي ولتامتري سيكلي بر روي آندهاي حاوي اكسيد گرافن و اكسيد گرافن احيا شده نشان داد كه بار ولتامتري از (mC/cm2) 5/8 براي پوشش متشكل از نانوذرات TiO2 و RuO2 به (mC/cm2) 20/3 و 9/ 16به ترتيب براي پوشش هاي حاصل از سل حاوي mg/ml 1 اكسيد گرافن و حاوي mg/ml 1 اكسيد گرافن احيا شده، افزايش يافته است. همچنين با استفاده از شيب منطقه ترانس پسيو منحني هاي پلاريزاسيون به دست آمده از آندها در محلول هاي NaCl و H2SO4 مشاهده شد كه افزودن تركيبات گرافني به آندهاي شامل TiO2 و RuO2 ميزان اختلاف شيب ترانس پسيو را نسبت به پوشش فاقد تركيبات گرافني از (mV/dec) 206/9 به 251/1 و (mV/dec)213/2 به ترتيب براي پوشش هاي حاصل از سل حاوي mg/ml 1 اكسيد گرافن و حاوي mg/ml 1 اكسيد گرافن احيا شده افزايش داده است و در نتيجه اختلاف پتانسيل لازم براي تصاعد اين دو گاز افزايش يافته است. بنابراين، اين پوشش ها نه تنها سبب بهبود هدايت الكتريكي و خواص الكتروكاتاليستي پوشش مي گردد، بلكه احتمال اكسيداسيون الكترود توسط اكسيژن فعال را كاهش داده و سبب بهبود پايداري الكتروشيميايي الكترودها شده است. همچنين بر اساس طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي اين پوشش ها، مقاومت پلاريزاسيون پوشش الكترود متشكل از نانوذرات TiO2 و RuO2 از 102/41 kΩ به70/46 براي پوشش حاصل از سل حاوي mg/ml 1 اكسيد گرافن كاهش يافته است.

ساخت دستگاه تست خوردگي تنشي با تكنيك Slow Strain Rate Tension (SSRT انجام گرفته است. خوردگي تنشي نوعي فرايند خوردگي است كه در اثر وجود همزمان محيط شيميايي خورنده و تنش كششي بر روي قطعه كاري مستعد به خوردگي تنشي رخ مي دهد. تست SSRT يكي از جديدترين روش ها جهت بررسي حساسيت به خوردگي تنشي فلزات مختلف مي باشد. در اين روش نمونه كشش ساخته شده از فلز مورد بررسي داخل محلول خورنده مورد نظر قرار مي گيرد و همزمان توسط دستگاه با سرعت كرنش خيلي آهسته به طور عمودي كشيده مي شود و كشش آهسته نمونه تا هنگام شكست نمونه ادامه مي يابد. با شكست نمونه ، كشش توسط دستگاه متوقف مي شود. در دستگاه ساخته شده براي انجام اين آزمايش، جهت تأمين نيرو يك استپ موتور كوپل شده به موتور گيريكس براي افزايش دقت جابجايي فك هاي دستگاه و افزايش نيرو به كار رفته و براي افزايش دقت جابجايي فك هاي دستگاه حذف لقي و ايجاد سرعت كرنش خيلي پايين در نمونه از بال اسكرو با دقت جابجايي بالا استفاده شده است. يك لودسل براي اندازه گيري نيروي وارد بر نمونه تحت آزمايش در حين تست و يك ميكروكنترلر نيز براي ثبت نيرو و تغيير طول ايجاد شده در نمونه، مورد استفاده قرار گرفته است. دستگاه ساخته شده قابليت اعمال حداكثر 5 تن نيرو را دارد.

‏در اين اختراع با استفاده از روش آبكاري الكتروشيميايي، پوشش هايي شامل فلزات نيكل و تيتانيوم توليد شده اند. روش آبكاري همزمان الكتريكي از جمله روش هاي مقرون به صرفه و صنعتي مي باشد كه بر اساس ايجاد يك اختلاف پتانسيل بين آند و كاتد در يك محلول (حمام آبكاري) بنا گرديده است. پوششهاي توليد شده داراي مقادير مختلفي از تيتانيوم در زمينه نيكل مي باشند و ضخامت آن ها تا چند ميليمتر قابل افزايش نيز مي باشد. پس از فرآوري پوشش هاي اوليه، اين پوشش ها تحت سيكل هاي متفاوت عمليات حرارتي قرار گرفته و خواص آن ها پس از هر سيكل مورد بررسي و مقايسه با خواص اوليه قرار گرفت. همچنين پس از عمليات حرارتي، در اين پوشش ها تركيباتي بين فلزي مشاهده شد كه به صورت مستقيم نمي توان آن ها را با استفاده از آبكاري تك مرحله اي به دست آورد. فازهاي تشكيل شده علاوه بر خواص سختي و مقاومت به سايش قابل توجه، داراي خواص سوپرالاستيسيت و حافظه داري نيز مي باشند. از ديگر خواص پوشش هاي توليد شده مي توان به خواص خوردگي بسيار بهتر نسبت به پوشش نيكل خالص نيز اشاره نمود.

در اين اختراع الكترودي جهت انجام شكافت آب ساخته شد. سلنيد نيكل به دليل خواص الكتروكاتاليستي بالايي كه دارد مورد توجه بسياري از پژوهشگران جهت ساخت الكتروكاتاليست قرار گرفته است. از طرفي در اين پژوهش به جهت افزايش خواص هدايت الكتريكي الكترود از پوشش اكسيد گرافن احيا شده بر سطح بستر استفاده شد. سپس لايه نشاني Ni-Se آمورف بر سطح انجام گرفت. لازم به ذكر است، پوشش rGO بر سطح به روش لايه نشاني پالس الكتروشيميايي برگشتي انجام شد. در اين روش، لايه نشاني GO در پالس‎هاي آندي، و احياي آن در پالس‎هاي كاتدي صورت مي‎گيرد. در اين اختراع به جهت دستيابي به درجه‎ي احياي بالاتر، يك مرحله احياي هيدروترمال بر پودر GO صورت گرفت و سپس لايه نشاني rGO به روش پالس برگشتي الكتروشيميايي انجام شد. در ادامه لايه نشاني Ni-Se به روش پالس الكتروشيميايي كاتدي-خاموش انجام شد. با توجه به نتايج به دست آمده از آزمون ولتامتري خطي، الكترود ساخته شده به ترتيب به پتانسيل اضافي 38 و mV 209 جهت انجام HER و OER در محلول M KOH 1 نياز دارد. علاوه بر اين سطح فعال الكتروكاتاليستي آن cm2 5327 بود. نتايج ارزيابي پايداري الكترود ساخته شده، نويد بخش پايداري بالاي پتانسيل، در حين انجام HER و OER در چگالي جريان mA.cm-2 300 به مدت 50 ساعت بود.