為了研究葡萄糖循環(huán)電解制氫性能,在液體催化燃料電池的基礎(chǔ)上,搭建了葡萄糖電解制氫系統(tǒng),對比研究了加熱反應(yīng)時長及反應(yīng)次數(shù)對系統(tǒng)電解制氫性能的影響。結(jié)果表明:陽極電解液在120℃下加熱24h后,電解制氫系統(tǒng)在常溫及1V恒電壓下的初始電流密度可達(dá)232mA/cm²,且首次電解制氫的制氫量達(dá)到173mL。當(dāng)陽極電解液在相同溫度下加熱不同時長時,隨著加熱反應(yīng)時長縮短,葡萄糖的制氫效果逐漸變差;隨著陽極電解液循環(huán)加熱反應(yīng)次數(shù)增加,雖然系統(tǒng)的制氫量逐漸減小,但分解后的葡萄糖仍有一定的制氫效果,驗(yàn)證了葡萄糖循環(huán)電解制氫的可行性。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

陽極電解液加熱反應(yīng)時長對系統(tǒng)制氫性能的影響

葡萄糖電解制氫系統(tǒng)見圖1。由圖可見，主要由直流電源、電解槽、反應(yīng)釜、陽極儲液罐、陰極儲液罐、氣液分離罐和循環(huán)泵組成。葡萄糖在反應(yīng)釜中被磷鉬酸反應(yīng)后的產(chǎn)物輸入陽極儲液罐，完成電解制氫過程后再輸回反應(yīng)釜中，實(shí)現(xiàn)磷鉬酸的反應(yīng)循環(huán)利用。將直流電源接在陽極集電板與陰極集電板之間，使用聚四氟乙烯管將電解槽的陽極電極板與陽極儲液罐連接，并將電解槽的陰極電極板與陰極儲液罐、氣液分離罐連接。利用循環(huán)泵分別實(shí)現(xiàn)陽極電解液和陰極電解液在電解過程中的循環(huán)流動。在加熱條件下，反應(yīng)釜中的葡萄糖被磷鉬酸氧化降解，電子由葡萄糖轉(zhuǎn)移至磷鉬酸，同時磷鉬酸被還原為含氫磷鉬酸。將反應(yīng)產(chǎn)物輸入陽極儲液罐中。在外部直流電源作用下，含氫磷鉬酸釋放出氫離子和電子。氫離子和電子分別通過質(zhì)子交換膜和外部電路到達(dá)陰極，并結(jié)合生成氫氣。含氫磷鉬酸失去氫離子和電子后又重新轉(zhuǎn)化為磷鉬酸。通過整個加熱與電解過程，葡萄糖內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氫能，而磷鉬酸僅作為催化劑和電荷載體，沒有任何質(zhì)量損失。

將配制好的陽極電解液在120℃下持續(xù)加熱24h后再在室溫下進(jìn)行電解制氫1h的整個過程作為1次電解制氫循環(huán)，隨后再將陽極電解液放入加熱裝置在120℃下持續(xù)加熱24h，加熱完成后在室溫下進(jìn)行第2次電解制氫。按此步驟反復(fù)共進(jìn)行3次加熱-電解制氫循環(huán)。在3次電解制氫過程中，電解時間對電流密度和制氫量的影響見圖2。由圖可知，3次電解制氫過程中的初始電流密度分別為232mA/cm2、84mA/cm2和80mA/cm2，因此隨著陽極電解液加熱反應(yīng)次數(shù)的增加，電解制氫過程的初始電流密度逐漸減小；同時，對每次制氫過程來說，隨著電解制氫過程的進(jìn)行，電流密度先是急劇下降，隨后下降趨勢減緩�？偟膩碚f，第1次電解制氫過程的電流密度始終大于第2次和第3次電解制氫過程的電流密度。

【參考文獻(xiàn)】：
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