當(dāng)今世界人類面臨的可持續(xù)發(fā)展的主要問題是能源與環(huán)境問題。在各種新能源戰(zhàn)略中,使用氫氣作為主要載體,通過建設(shè)能源基礎(chǔ)設(shè)施,將氫能源使用到不同的用途中,可以實現(xiàn)能源的安全和清潔。為此,氫氣的有效儲存、生產(chǎn)和運輸是能否大規(guī)模利用氫能源的關(guān)鍵要素。所以眼下最具前景并且沒有使用化石燃料的制氫方法是電解水制氫的方法,但是由于鉑鈀等這些傳統(tǒng)的貴金屬材料用作電解水析氫的電極催化劑有著價格昂貴、儲量有限等問題,嚴(yán)重限制了電解水制氫技術(shù)的發(fā)展,因此,目前研究的重點是開發(fā)低成本、能夠大規(guī)模合成的析氫催化劑,以使水分解過程更加節(jié)能和經(jīng)濟。本文以多金屬氧酸鹽為基底,采用靜電紡絲和化學(xué)氣相沉積的方法合成了硒化鉬硒化鎢納米片異質(zhì)結(jié)構(gòu),合成了有著大比表面積和高導(dǎo)電性的材料,增大了活性位點的暴露,提高了催化活性。本文不僅合成了具有高效析氫反應(yīng)催化效果的陰極材料,同時還探索了材料的形貌、結(jié)構(gòu)、不同的生長維度和尺寸對于催化析氫反應(yīng)效果的影響,探索材料的各個性質(zhì)與析氫催化活性之間的關(guān)系。本文應(yīng)用巧妙的構(gòu)思將新結(jié)構(gòu)與新技術(shù)相結(jié)合,在靜電紡絲納米碳纖維上負載鈷鉬基碳化物和過渡金屬硫族化合物異質(zhì)結(jié)納米片材料,利用低成本原材料和簡單... 

【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)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?２０１７年ＢＰ世界能源利用情況統(tǒng)計圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?ＢＰ?Ｗｏｒｌｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ?ｙｅａｒｂｏｏｋ，?ｗｏｒｌｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｕｓａｇｅ?ｉｎ?２０１７??

燃燒產(chǎn)物為水，不會對環(huán)境造成污染，所以氫氣成為了一種受到廣泛關(guān)注、被認??為能夠替代化石燃料的能源，持續(xù)高效的制氫方法己經(jīng)成為世界上的科學(xué)家研宄??的重點課題［８］。如圖１－２所示在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)制備中，生產(chǎn)氫氣的方法有很多??種，包括電解法、裂解烴類法、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法等等，其中電解水制氫的這種方??法雖然需要消耗一定的電能，但是電能可以通過其他的方式方法以清潔無污染的??方式得來，電解水制氫具有較高的裂解速率，并且全程清潔無污染，原料豐富可??再生，是一種高效地能夠持續(xù)制氫的手段［９］。??１．２電解水析氫??１．２．１電解水析氫的概述??在目前人們進行研宄的制氫方法中，電解水析氫法己經(jīng)成為一種己經(jīng)可以進??行工業(yè)應(yīng)用的成熟方法。電解水的過程如圖１－３所示，眾所周知，氫和氧燃燒能??夠生成水，而電解水制氫的過程就是這一反應(yīng)的逆過程。水的分解需要消耗一定??量的電能

圖１－３電解水過程示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｗａｔｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓ??電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換過程包括如圖１－４所示四個過程，包括氧氣還原反應(yīng)（ｏｘｙｇｅｎ??ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ），析氧反應(yīng)（ｏｘｙｇｅｎ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ），析氫反應(yīng)（ｈｙｄｒｏｇｅｎ??ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ）和氫氣氧化反應(yīng)（ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ）這四個過程［１２］。??圖中所示的四個反應(yīng)可以分為兩個可逆反應(yīng)對。其中通過平衡電位（ｕ０）為ｏｖ??的紅色曲線是與可逆氧電極（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）相關(guān)的ＨＥＲ和ＨＯＲ。??另一個是涉及氧的ＯＲＲ和ＯＥＲ，用藍色曲線表示，ＵＧ為１．２３，相對于ＲＨＥ［１３Ｌ??雖然這些反應(yīng)是可逆的，但是ＵＧ的四個半電池反應(yīng)的極化曲線的形狀并不相同：??即使具有非常高的超電勢，ＨＥＲ和ＯＥＲ通常服從Ｂｕｔｌｅｒ－Ｖｏｌｍｅｒ模型，而ＨＯＲ??由于傳質(zhì)速率的限制，ＯＲＲ在較高的超電勢處接近常數(shù)值［１４］。近年來，這些反??應(yīng)己被廣泛研宄，并被視為探索更復(fù)雜的多電子轉(zhuǎn)移過程的基石。由于反應(yīng)物、??產(chǎn)物和標(biāo)準(zhǔn)氧電極（ｓｔａｎｄａｒｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）的定義簡單，ＨＥＲ－ＨＯＲ可被視??為電催化中最簡單的反應(yīng)。這有助于ＨＥＲ－ＨＯＲ活性的理論研宄

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氫能的制備、存儲與應(yīng)用[J]. 尚福亮,楊海濤.  廣東化工. 2006(02)

博士論文
[1]類石墨烯過渡金屬硫化物/石墨烯復(fù)合納米材料的合成及其電化學(xué)儲鋰性能的研究[D]. 常焜.浙江大學(xué) 2011



本文編號：3142624