全球日益增加的化石燃料消耗已造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和潛在的能源危機(jī),對(duì)清潔和可再生能源的迫切需求已成為推動(dòng)探索生產(chǎn)環(huán)保新能源的強(qiáng)大動(dòng)力。氫氣與其它燃料相比具有最高的重量能量密度,并且氧化或燃燒后僅產(chǎn)生無(wú)污染的水,被認(rèn)為是未來(lái)能源供應(yīng)最有前途的替代燃料。因此,可持續(xù)的生產(chǎn)氫氣成為未來(lái)氫經(jīng)濟(jì)的必要先決條件。電力驅(qū)動(dòng)的水電解被認(rèn)為是可持續(xù)制氫的有效途徑之一。然而,電解水制氫過(guò)度依賴于高活性貴金屬,即Pt作為陰極析氫反應(yīng)（HER）催化劑和銥或釕氧化物作為陽(yáng)極析氧反應(yīng)（OER）催化劑。這些貴金屬高昂的價(jià)格及極低的儲(chǔ)量限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此,開發(fā)新型廉價(jià)且高效的HER和OER電催化劑來(lái)替代VIII族Pt基貴金屬,以實(shí)現(xiàn)低電壓下的大電流產(chǎn)氫,使得水電解過(guò)程更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能,具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái),低成本的過(guò)渡金屬化合物,如具有各種納米結(jié)構(gòu)的碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硼化物和氧化物（包括鈣鈦礦和尖晶石）已經(jīng)被廣泛設(shè)計(jì)并用于HER或OER催化反應(yīng)。其在酸性、堿性甚至中性的電解介質(zhì)中表現(xiàn)出了較高的催化活性、耐久性,并且具有接近100%法拉第效率。然而,在HER和OER性能方面,它們與Pt族催化劑之間依... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

水電解裝置示意圖

2.3RTb ………………………………… (1.14)圖1.2 酸性條件下電極表面析氫的機(jī)理Fig. 1.2 The mechanism of hydrogen evolution on the surface of an electrode under acidic conditions1.2.3 電化學(xué)析氫反應(yīng)的評(píng)價(jià)參數(shù)就電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)而言，電化學(xué)析氫反應(yīng) HER 的反應(yīng)速率或電流密度主要取決于過(guò)電位，這種關(guān)系稱為 Butler-Volmer 方程[10, 20]，表示如下：j = j0[e(1 )ηf– eηf] ………………………………… (1.15)上述公式中，j 被定義為電流密度， j0代表交換電流密度， 表示電荷擴(kuò)散系數(shù)，η 表示過(guò)電位

熊潔：微觀界面設(shè)計(jì)在電化學(xué)析氫與析氧中的應(yīng)用研究圖1.3 電勢(shì)-log |j|關(guān)系圖以及相對(duì)應(yīng)的偏離拐點(diǎn)Fig. 1.3 The plot of potential-log |j| and the deviating point1.2.3.4 轉(zhuǎn)換頻率轉(zhuǎn)換頻率（TOF）是指催化劑可以在單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)催化位點(diǎn)上轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物的反應(yīng)物數(shù)量，這可以描述每個(gè)單一催化位點(diǎn)的固有活性，單位為 s-1[5, 14, 20]。然而，很難獲得許多固態(tài)和非均相催化材料的準(zhǔn)確 TOF 值，例如 HER 納米結(jié)構(gòu)電催化劑，其通常具有易于暴露的表面原子或催化物質(zhì)以及一些未暴露的內(nèi)部原子或難以接近的催化基團(tuán)。因此，精確測(cè)量 TOF 的困難不僅在于確定反應(yīng)速率，而且在于計(jì)算甚至對(duì)于相同催化劑可能不完全相同的活性位點(diǎn)。無(wú)論如何，基于存在于催化劑中的總催化位點(diǎn)計(jì)算的 TOF

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于類石墨烯二維材料的析氫反應(yīng)電催化劑的研究進(jìn)展[J]. 凌崇益,王金蘭.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)



本文編號(hào)：2956285