全球經(jīng)濟高速發(fā)展,能源需求與日俱增,環(huán)境問題日益嚴峻,推動開發(fā)環(huán)境友好可持續(xù)的替代能源勢在必行。氫能作為一種高密度、潔凈、可再生的二次能源,具有熱值高、不產(chǎn)生任何污染、來源廣泛等優(yōu)點而備受關(guān)注。研究具有高催化活性的非貴金屬陰極析氫催化材料,提高電解水效率降低能耗,具有重要的研究意義。本文主要針對Co基合金陰極析氫催化電極的制備及其堿性介質(zhì)中的電催化性能進行研究。概括起來本文研究的主要內(nèi)容如下:（1）利用恒電流電沉積方法在純Cu基底表面制備了 Co-W合金鍍層,當(dāng)鍍液中WO42-濃度≥0.075mol.L-1時鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。電化學(xué)研究表明,非晶態(tài)Co-W合金鍍層在1mol L-1NaOH溶液中表現(xiàn)出良好的電催化析氫活性,過程為Volmer-Heyrovsky路徑控制。W含量為～40.1wt.%的Co-W合金鍍層（即S-4試樣）析氫活性最強,其表觀交換電流密度j0為3.17×10-5A·cm-2,Tafel 斜率為 84.3 mV·dec-1。當(dāng)電位負于-1.464Vvs.SCE后該 S-4 鍍層的陰極電流密度超越了商用Pt片。結(jié)合電化學(xué)阻抗分析獲知,由于鍍層本征催化活性和比表面積均得... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１蒸汽甲烷重整制氫多膜反應(yīng)器［２２］??Ｆｉ．?１－１?Ｍｕｌｔｉｌｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｆｏｒ?ｓｔｅａｍ?ｍｅｔｈａｎｅ?ｒｅｆｏｎｎｉｎ

濃度極化的影響；電化學(xué)極化則可以通過選擇適當(dāng)?shù)碾娊庖簛斫档推溆绊�。析氫反�?yīng)過電??位可通過陰極極化曲線求得。以金屬Ｐｔ作為陰極在１?ｍｏｌＩ＾ＮａＯＨ溶液中電解水制氫為??例，如圖１－３所示。??金屬Ｐｔ的陰極極化曲線圖中，ＡＢ段電流密度基本為０ｍＡ＿ｃｎｒ２，表明此階段沒有發(fā)生??析氫反應(yīng)；從Ｂ電位開始，電流密度開始增加，但是增幅不大，這表明在電位Ｂ和Ｃ之??間，有電荷轉(zhuǎn)移析氫反應(yīng)開始進行；在電位Ｃ和Ｄ之間，電流密度隨電位的增大而呈線性??增大趨勢，析氫反應(yīng)速率開始增大；作ＤＣ段曲線切線與圖中電流密度為零的虛線相交于??Ｅ，認為Ｅ點就是Ｐｔ在該電解質(zhì)溶液中的析氫電位［３８］。??７??

氫反應(yīng)過程來看，無論何種材料析氫反應(yīng)第一步都是Ｖｄｍｅｒ步驟，即氫離子在電極材料表??面形成吸附態(tài)氫原子（Ｍ－Ｈａｄ），可用金屬表面氫吸附的吉布斯自由能表征該金屬材料的本征??催化活性。如圖１－５所示，不同金屬交換電流密度與吸附氫原子的吉布斯自由能之間的關(guān)??系曲線，由于具有類似火山形狀，又被稱為“火山圖”［４２］。Ｐｔ族金屢位于火山圖頂部，具??有最高的析氫催化活性和接近于零的吉布斯自由能�！盎鹕綀D”也反映了?Ｓａｂａｔｉｅｒ原則，位??于Ｐｔ左側(cè)的金屬，與氫原子結(jié)合緊密阻斷了活性位點，難以釋放氫。而位于Ｐｔ右側(cè)的金??屬與氫原子結(jié)合較弱，不易形成穩(wěn)定中間態(tài)氫原子，阻止了反應(yīng)進行。一個理想的析氫催??化材料要能很好的平衡氫原子吸附和脫附所需的能量。??－１．???ｐＷａｓ?？０??．２?－?ｚｎ?ｙ＾Ｑ＾／ｌｏＳ２－ｅｄｇｅ??＾?＾?－１〇??Ｉ?／?＼?：－２〇??／?＼?Ｃｒ??〇?■?Ｃｕ＾?國國?＼?Ｍ？?－－３０??＾?關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)心４??－０．３?－０．２?－０．１?０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０??ＡＧＨ°（ｅＶ）??圖１－５火山圖


本文編號：3064286