發(fā)布時(shí)間：2021-03-30 09:05

　　為了解決能源短缺和環(huán)境污染所帶來的一系列問題,有必要尋找一種清潔無污染的新能源。氫氣作為最有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉粗饾u受到人們的關(guān)注。而電解水制氫作為一種生產(chǎn)高純氫的方法,可以將可再生風(fēng)能和太陽能的間歇電能轉(zhuǎn)化/儲(chǔ)存起來。電解水反應(yīng)由陰極上的析氫反應(yīng)（HER）和陽極上的析氧反應(yīng)（OER）兩個(gè)半反應(yīng)組成。然而由于陰極和陽極上的過電位較大,導(dǎo)致較低的電解水效率。目前,最高效的HER催化劑是Pt系貴金屬催化劑,最有效的OER催化劑是Ru和Ir系的貴金屬催化劑。然而這些貴金屬材料的稀缺性,高成本和差的穩(wěn)定性極大限制了其大規(guī)模應(yīng)用的潛力。因此開發(fā)出一種具有高催化活性,低過電位和良好的穩(wěn)定性的地球資源豐富,成本低廉的過渡金屬電催化劑就變得至關(guān)重要。本論文利用水熱反應(yīng)在泡沫鎳生長出的鉬酸鎳微米柱作為前驅(qū)體,再通過磷化法和電沉積法制備出NiMo04-P/NF和NiFe/NiMo04/NF電極,并將其分別作為析氫和析氧催化劑,應(yīng)用于全水電解中,主要研究內(nèi)容如下:首先在泡沫鎳基底上通過水熱反應(yīng)制備出了鎳鉬基前驅(qū)體NiMoO4/NF,形成微米柱結(jié)構(gòu),然后利用磷化法將P元素?fù)诫s入NiMoO4/NF形成NiMo04-... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１電解水裝置圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ??

大于１２０?ｍＶ?ｄｅｃ－１時(shí)，Ｖｏｌｍｅｒ反應(yīng)被認(rèn)為是速率控制步驟。??同時(shí)氫原子在電極表面的吸附和脫附也是一對(duì)相互競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)，當(dāng)吸附反應(yīng)太強(qiáng)??時(shí)，很容易形成氫氣，但相應(yīng)的氫氣不容易逸出，而當(dāng)脫附反應(yīng)過強(qiáng)時(shí)，則氫氣不易??形成１３８］。因此，只有在吸附和脫附反應(yīng)之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，才能更好地表現(xiàn)出析氫??活性�？茖W(xué)家們通常會(huì)用氫吸附自由能（ＡＧＨ）來表示催化劑的催化活性，即吸附氫??與催化劑表面之間相互作用的吉布斯自由能（ＡＧＨ）會(huì)與交換電流密度ｊ〇存在一個(gè)火??山型的關(guān)系，如下圖１．２??ｄ?廠￣??????．！??心?ＨＥＲ??／?？ＩＮ?？?＼??／?⑶一、、??０，〇?１?／?ｉｒ?％?Ｖ??．裏；?／?／?％ｖ４？?、．％??／ａ??，／氅噴＞，娜?＼Ｔ’、、??＊?Ｙ?、圳ｉ？ｉ、??——，，—－；．．．．．．油，??？？８?＊０４?０．０?０４?０．．８??圖１－２吉布斯自由能ＡＧＨ與交換電流密度ｊ〇的火山型關(guān)系??４??

，摻入了?Ｃｏ和Ｎｉ兩種元素，制備出了?Ｃｏ／Ｎｉ－Ｍｏ〇２??催化劑，活性位點(diǎn)包括Ｃｏ／Ｎｉ部分與Ｍｏ０２部分，兩者相互優(yōu)化的協(xié)同作用能夠顯著??改善析氫過程中的金屬與Ｈ的鍵能，能夠有效加速電子傳遞過程以及氫的快速釋放過??程’有效降低析氫過電位。??３?Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ：??ｉ〇〇〇ｃ?ｉ８ｈ?＞??Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?＾??－?，?．?．?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｍｏｌｙｂｄａｔｅ?＾＾ｎｉｃｋｅ｜ｆ〇ａｍ?？似??ｓｏｌｕｔｉｏｎ??＿關(guān)＿??圖１－５?（ａ）生長在泡沫鎳上多孔Ｍｏ０２納米片的制備流程（ｂ－ｃ）直接在泡沫鎳上合成多孔??Ｍｏ０２納米片不同掃描倍數(shù)的ＳＥＭ俯視圖（ｄ）多孔Ｍｏ０２納米片ＳＥＭ側(cè)視圖??Ｆｉｇ．?１－５?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｓｔｅｐｓ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?Ｍ０Ｏ２?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ?ｏｎ?ｎｉｃｋｅｌ?ｆｏａｍ?ｄｉｒｅｃｔｌｙ?（ｂ－ｃ）?ＳＥＭ??ｔｏｐ－ｖｉｅｗ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?Ｍ０Ｏ２?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ?ｏｎ?ｎｉｃｋｅｌ?ｆｏａｍ?ｄｉｒｅｃｔｌｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｍａｇｎｉｆｉ?ｃａｔｉｏｎｓ?（ｄ）?ＳＥＭ?ｓｉｄｅ－ｖｉｅｗ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?Ｍ０Ｏ２?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ??ＮｉＯ作為電催化劑，由于其低的電導(dǎo)率和差的催化活性，使得其本身析氫性能并??不理想，但是同樣的，當(dāng)摻入其他元素共同形成復(fù)合結(jié)構(gòu)后，就能夠顯著改善其電催??化活性＿。如圖１－６所示，Ｓｅｅｒａｍ［５１】課題組通過簡(jiǎn)單的靜電紡絲法和退火處理法制備??出了聚丙烯腈碳基的ＮｉＯ／Ｎｉ納米纖維

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國可再生能源及可再生能源制氫發(fā)展概況[J]. 宋時(shí)莉,李黎明,趙宇,朱艷兵.  科技風(fēng). 2017(18)
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本文編號(hào)：3109261