چکیده: از میان انواع مختلف، پیل سوختی متانولی و فرمیک اسیدی مستقیم به‌عنوان گزینه‌ای مناسب جهت تولید انرژی در وسایل الکترونیکی قابل‌حمل، سهم قابل‌توجهی از تحقیقات پیل سوختی را به خود اختصاص داده‌اند. ازجمله رایج‌ترین کاتالیست‌های مورد استفاده در بخش آندی پیل‌های سوختی، پلاتین است که فرآیند اکسایش سوخت بر روی پلاتین دارای اضافه ولتاژ پایین و دانسیته جریان بسیار بالا است. اگرچه در حال حاضر پلاتین متداول‌ترین کاتالیست در پیل‌های سوختی است، اما قیمت بالای آن‌ یکی از موانع جدی در راه تجاری‌ سازی این نوع پیل‌ها به شمار می‌رود. ازاین رو، در بخش اول این رساله ارائه راه‌کارهایی در جهت افزایش بهره‌وری کاتالیست‌ پلاتین به‌منظور کاهش مقدار مصرفی آن و درنتیجه کاهش قیمت پیل سوختی متانولی و فرمیک اسید مستقیم است. به این منظور فناوری نانو جهت افزایش بیشتر راندمان پلاتین به‌کارگرفته‌شده است و نانوکاتالیست پلاتین سنتز شده با گالیک اسید (PtNPs-GA) از طریق یک فرآیند ساده تک‌مرحله‌ای، توسط گالیک اسید آماده شد. گالیک اسید از جمله مواد در دسترس و ارزان ‌قیمتی است که به لحاظ کارایی و مسائل زیست‌محیطی به‌عنوان یک کاهنده و پایدارکننده با قابلیت بسیار خوب برای احیا کردن موفق پلاتین برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت. ساختار، اندازه و مورفولوژی الکترود اصلاح شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی( FESEM) و طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (EDX) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین نانوذره پلاتین سنتز شده با گالیک اسید توسط طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و اسپکتروفتومتر مرئی ماوراء بنفش (UV-Visible) نیز مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. فعالیت الکتروشیمیایی الکترود اصلاح‌شده برای اکسایش متانول و فرمیک اسید در محیط اسیدی با روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. در بخش دوم این رساله به‌منظور استفاده از فلزات غیر پلاتینی مانند طلا به‌عنوان الکتروکاتالیست و افزایش کارایی پیل‌ سوختی از الکترولیت قلیایی استفاده شد. مسمومیت و هزینه نهایی پیل سوختی در محیط قلیایی کم‌تر از محیط اسیدی است. به این منظور در این مطالعه برای اولین بار از نانوذرات طلا سنتز شده با یک روش شیمیایی ساده با استفاده از گالیک اسید جهت الکترواکسایش مولکول اتیلن‌گلیکول (EG) در محیط قلیایی استفاده شد. ساختار، اندازه و ترکیب آن با FESEM و EDX مورد بررسی قرار گرفت. همچنین نانوذره طلا سنتز شده با گالیک اسید توسط آنالیز UV-Visible و FTIR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر در نسبت مولی نمک طلا و گالیک اسید (GA-AuNPs)، نقش مهمی در کنترل و توزیع اندازه ذرات دارد. به‌گونه‌ای که قطر متوسط نانو ذرات طلا در GA- AuNPs (0.5:1) از 3/73 نانومتر به 6/22 نانومتر در GA- AuNPs (1:1)و توزیع اندازه آن‌ها از 2/32 نانومتر به 5/6 نانومتر کاهش‌ یافت. فعالیت الکتروشیمیایی الکترود اصلاح‌شده برای اکسایش EG در محیط قلیایی با روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. در نهایت نانو ذرات دو فلزی مس و پالادیم به طور همزمان تهیه شد و به‌عنوان الکتروکاتالیست در واکنش الکترواکسایش متانول در محیط قلیایی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این نقش گرافن‌اکساید کاهش‌یافته به‌عنوان بستر در این دسته از الکتروکاتالیست‌های سنتز شده بررسی شد. نانو ساختار مس –پالادیم - گرافن‌اکساید کاهش‌یافته با روش الکتروشیمیایی ساده ‌روی سطح الکترود کربن‌شیشه‌ای تهیه شد. ساختار و مورفولوژی الکترود تهیه‌شده با FESEM و EDX مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت الکتروشیمیایی الکترود اصلاح‌شده برای اکسایش متانول در محیط قلیایی با تکنیک‌های ولتامتری چرخه‌ای و کرونوآمپرومتری و امپدانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در حضور گرافن اکساید کاهش یافته مساحت سطح بیشتر ( cm222/1)، پتانسیل شروع کم‌تر و پایداری بهتری برای اکسایش متانول فراهم خواهد شد.