氫能是最理想的一種可再生能源,其來源和用途廣、高效、無污染。固體聚合物(SPE)電解水制氫技術(shù)因高效率、產(chǎn)氣純度高、安全等眾多優(yōu)點(diǎn)引起廣泛研究。但催化劑的高昂成本和性能制約了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。陽極析氧反應(yīng)的過電位比析氫反應(yīng)的過電位高很多,實(shí)際工作時(shí)極易發(fā)生腐蝕鈍化。本文圍繞陽極催化劑,對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)改性和降低貴金屬載量進(jìn)行了以下研究。1.研究了熱處理煅燒溫度對(duì)膠體法制備IrO_2結(jié)構(gòu)的影響,建立IrO_2催化劑的形態(tài)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)與其對(duì)OER活性及穩(wěn)定性的相關(guān)性,結(jié)果表明:煅燒溫度為500℃時(shí)制備的金紅石型IrO_2納米催化劑,綜合電催化活性和穩(wěn)定性最佳。2.研究了適量模板劑對(duì)IrO_2催化劑活性的影響,結(jié)果表明:添加模板劑提高了IrO_2金紅石相的結(jié)晶度,影響催化劑顆粒的形貌分布,使催化活性明顯得到提升。3.采用ATO為載體,研究了活性物質(zhì)的最佳擔(dān)載量、合成時(shí)間以及ATO電導(dǎo)率對(duì)負(fù)載型催化劑活性的影響。結(jié)果表明:負(fù)載型催化劑IrO_2/ATO質(zhì)量比為(1:2wt%)時(shí)具有最佳的催化性能,ATO載體影響IrO_2晶粒大小和分散均勻性。在最佳質(zhì)量比的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,增加氫氧化物沉淀生成后的反應(yīng)時(shí)間可以得到似核殼結(jié)構(gòu)ATO@IrO_2,IrO_2之間相互連接形成導(dǎo)電性高的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而提供了更多的活性位點(diǎn)參與反應(yīng),進(jìn)而提高電催化性能。隨著ATO載體電導(dǎo)率逐漸增大,催化劑的性能逐漸提升。4.SPE電解池性能受多個(gè)因素的影響,在20℃~80℃的溫度范圍內(nèi),隨著溫度升高,電解池的電解性能逐漸提高。SPE電解池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí),由于去離子水和產(chǎn)氣對(duì)催化層不斷沖刷造成催化層脫落,電池性能會(huì)出現(xiàn)不同程度衰減。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ426;TQ116.2
【部分圖文】：

可持續(xù)能源的未來—基于電催化的可持續(xù)能源示意圖

中北大學(xué)學(xué)位論文主要作用是分離氣體，防止生成的 H2和 O2混合引起產(chǎn)物重后果。電解槽工作溫度范圍為 65℃-100℃[10]。工作原理反應(yīng)式分別為(1.4)和(1.5)[11]：陰極： 2 2 → 2 . 陽極： 2 . → 1 22 的缺點(diǎn)是效率較低（47%-82%）；使用具有強(qiáng)烈腐蝕性的 K和使用后的處理都會(huì)造成環(huán)境污染；且石棉隔膜具有致癌[10]。

圖 1.3 固體氧化物電解槽工作原理示意圖[11]電解池PE)電解水技術(shù)的主要特點(diǎn)是以固體聚合物電解質(zhì)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、質(zhì)子傳導(dǎo)圖 1.4 所示[11]。具體的陰陽極反應(yīng)式如下： → 1 22 . 2： 2 . 2 → 的效率可以達(dá)到 90%以上；電解池體積行。但由于電催化層使用鉑族貴重金屬，模的使用。
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本文編號(hào)：2863954