伴隨能源枯竭和環(huán)境惡化問題的加劇,氫能源作為綠色環(huán)保的二次能源,逐步進(jìn)入人們的視野。其中電解水制氫憑借簡單、無污染的工藝過程和高純度產(chǎn)氫等優(yōu)點(diǎn)漸漸被廣泛投入使用。但電解水制氫的實(shí)際電解槽壓較高,電耗大。在應(yīng)急制氫場景中,如何減少電化學(xué)產(chǎn)氫的電能消耗,以降低對電力資源的嚴(yán)重依賴是一個有意義的挑戰(zhàn)。基于氧化水合肼反應(yīng)（HzOR）和析氫反應(yīng)（HER）的電解產(chǎn)氫是一種有前景的電解制氫方法,具有綠色環(huán)保、不含碳副產(chǎn)物排放等優(yōu)點(diǎn)。并且,電解水合肼（N2H4）所需的電解電壓（400～600mV）遠(yuǎn)低于電解水的電解電壓。當(dāng)前,最常用的高性能非貴金屬電催化劑,在10 mA cm-2電流密度下HzOR的過電位高達(dá)300～500 mV,且在0 V（vs.RHE）電位下電流密度僅為數(shù)毫安每平方厘米,限制了電解水合肼制氫的能量效率和產(chǎn)氫速率。因此,設(shè)計調(diào)控制備具有低過電位、高效率HzOR電催化劑成為本文主要研究目的。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）CuxO@NiCoP/NF多級結(jié)構(gòu)電極設(shè)計制備與HzOR性能研究:通過水熱-高溫磷化法,在基底泡沫鎳（NF）上原位生長NiCoP納米線,再在NiCoP納米線上原位電沉積C... 

【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)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３?Ｎｉ－Ｃｏ－Ｓｅ恒電流密度２００?ｍＡｃｎｒ２電催化氧化水合肼長時間穩(wěn)定性測試，內(nèi)插圖為穩(wěn)定??性測試前后ＬＳＶ測試對比??

?北京化工大學(xué)碩士論文???快速將中間體Ｈａｄ轉(zhuǎn)換為Ｈ２。因此，設(shè)計制備金屬氧化物－貴金屬結(jié)合的催化劑，來提??高其ＨＥＲ電催化性能，其中金屬氧化物為水的解離提供了活性位點(diǎn)，而貴金屬為中??間體Ｈａｄ吸附提供了位點(diǎn)并隨后結(jié)合形成出。如Ｒａｍ?Ｓｕｂｂａｒａｍａｎ等人［５２］通過電沉積??方法在Ｐｔ（ｌ?１１）上電沉積Ｎｉ（ＯＨ）２制備的Ｎｉ（０Ｈ）２／Ｐｔ催化劑，表現(xiàn)優(yōu)異的ＨＥＲ催化活??性，具體ＨＥＲ反應(yīng)過程如圖１－１４所示。在堿性溶液中，Ｎｉ（ＯＨ）２／Ｐｔ的電催化活性相??對Ｐｔ單晶提高了?８倍。??顯辛一、—＇屢??圖１－１４?Ｎｉ（ＯＨ）２／Ｐｔ電極表面上ＨＥＲ過程示意圖??Ｆｉｇ．１－１４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＨＥＲ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?Ｎｉ（０Ｈ）２／Ｐｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｓｕｒｆａｃｅ．??根據(jù)氫吸附自由能的火山圖，金屬銠Ｒｈ的ＡＧＨ＊非常小，接近于Ｐｔ，因此可以用??作Ｐｔ的替代物。近年來，一些研究主要通過調(diào)整Ｒｈ納米材料的形貌、過渡金屬對Ｒｈ??的合金化以及在不同載體上負(fù)載Ｒｈ納米顆粒三種方法來提高Ｒｈ基催化劑在水分解??過程中的催化性能。??Ｋｕｎｄｕ等［５３］在氮摻雜的碳上負(fù)載Ｒｈ和Ｒｈ２０３納米粒子，制備有優(yōu)異ＨＥＲ電催化??活性的Ｒｈ－Ｒｈ２０３－ＮＰｓ／Ｃ催化劑。在電解水過程中，Ｒｈ為氫吸附的活性位點(diǎn)，Ｒｈ２〇３??為ＯＨ？的吸附位點(diǎn)，具有高導(dǎo)電性的氮摻雜碳作為集流體，三者間的協(xié)同作用，使得??Ｒｈ－Ｒｈ２０３－ＮＰｓ／Ｃ催化劑在堿性介質(zhì)中的電催化活性甚至優(yōu)于Ｐｔ／Ｃ。??ｋ＼ｉＬ．．．．．．?Ｊ?螳娜表??圖１－１５?Ｒｈ－Ｒｈ２０３－

?第一章緒論???１．４．２非貴金屬鎳基催化劑??鎳和鎳基合金對ＨＥＲ具有出色的電催化活性，并且在強(qiáng)堿溶液中具有突出的化??學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性。鎳基雙金屬合金，例如鎳－鉆，鎳－鉬，鎳－銅等，因其金??屬間的協(xié)同作用優(yōu)化了活性邊緣位點(diǎn)和優(yōu)異的耐酸堿腐蝕性能，因而被廣泛用作ＨＥＲ??催化劑。??圖１－１６顯示Ｎｉｎｇ?Ｙａｏｙａｏ等［５４］通過水熱和電沉積方法在ＮＦ上制備３Ｄ蘑鏈狀??ＮｉＣｏ基催化劑，ＮｉＣｏ／ＮｉＣｏ２Ｓ４＠ＮｉＣｏ／ＮＦ材料表現(xiàn)優(yōu)異的ＨＥＲ、ＯＥＲ雙功能性能。??由于外殼ＮｉＣｏ－ＬＤＨ和內(nèi)核ＮｉＣｏ２Ｓ４納米管間的協(xié)同作用，該材料具有高能量轉(zhuǎn)換效??率、快速的電荷傳輸和豐富的表面活性位點(diǎn)，因而表現(xiàn)優(yōu)異的電催化活性。??＿譽(yù)｜｜｜?會??［Ｍｉ，Ｃ？ＸＣ〇＾．〇Ｈ?ｙＨ，０?ＮｔＣｏ＾＾＾ｌＦ?ＮｉＣｏ＾＾ＮｉＣｏ＾ｌＦ?ＮｉＣｏ＾ｉＣｏ＾＾ＮｉＣＶＮＦ??＿ＩＨ隠國??圖ｌ－１６ＮｉＣｏ／ＮｉＣ〇２Ｓ４＠ＮｉＣｏ／ＮＦ制備流程圖，電鏡圖和堿性溶液中電解水性能測試圖??Ｆｉｇ．?１－１６?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ，?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅａ?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ?ｗａｔｅｒ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｃｈａｒｔ?ｉｎ?ａｌｋａｌｉｎｅ??ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ＮｉＣｏ／ＮｉＣ〇２Ｓ４＠ＮｉＣｏ／ＮＦ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．??此外，Ｎｉ－Ｍｏ由于其固有的電催化活性和恰當(dāng)?shù)臍浣Y(jié)合能，因而對ＨＥＲ表現(xiàn)出??優(yōu)異的活性。然而，ＮｉＭｏ合金性能不夠高，導(dǎo)致總效率低和能耗高。而進(jìn)一步提高??ＮｉＭｏ合金的催化活性可從內(nèi)外兩種方法實(shí)現(xiàn)，一是可以通過調(diào)控電子結(jié)構(gòu)來控制合??金

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氫能源的利用現(xiàn)狀分析[J]. 趙永志,蒙波,陳霖新,王賡,鄭津洋,顧超華,張鑫,張俊峰.  化工進(jìn)展. 2015(09)

博士論文
[1]碳基超級電容器電極材料的C3N4模板法制備及其電化學(xué)性能[D]. 劉靜華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3521030