發(fā)布時間：2021-11-28 15:48

　　電解水制氫技術是目前可持續(xù)、清潔制氫的關鍵技術。然而由于成本消耗過高,工業(yè)上利用該技術制備的氫氣份額只占到氫氣總產量的4%。電解水制氫技術中成本消耗來源之一來自于電解水兩個半反應——產氫反應以及產氧反應的反應過電勢所導致的能量消耗;而向電解水體系中引入催化材料可以改變相關反應能壘,進而有效降低反應過電勢,提高能量轉化效率。目前,催化電解水產氫及產氧反應活性最高的材料均為貴金屬材料,分別為鉑基催化劑及銥、釕基催化劑,而貴金屬材料的極低豐度和極高價格作為另一成本消耗來源同樣限制了電解水制氫技術發(fā)展。因此,發(fā)展電解水技術的一個關鍵方向是發(fā)展高活性的、廉價的非貴金屬催化材料,使水裂解反應能量轉化效率在最大化的同時真正地降低整體技術成本,進而得到廣泛、可持續(xù)的發(fā)展。理想的電解水催化材料應該具備以下特點:（1）高催化活性,活性接近貴金屬催化劑甚至超過貴金屬催化劑;（2）高催化穩(wěn)定性,需要具有穩(wěn)定的催化結構防止材料失活,最好可以維持催化活性幾年甚至幾十年穩(wěn)定不變;（3）材料組成廉價易得,以滿足可持續(xù)發(fā)展策略;（4）材料合成方法簡單易擴大,以滿足大范圍的工業(yè)需求。目前已知材料還無法達到以上標準,這需要... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

未來氫能經濟循環(huán)圖

圖 1.2 電解池示意圖Figure 1.2 Schematic electrolysis cell氣分子、氧氣分子相比更加穩(wěn)定，所以。電解水反應的標準電極電勢為 1.23 的電勢即可以發(fā)生水的裂解反應。然而電勢需要達到 1.55 V 甚至是 1.65 V。勢即為電解水反應的過電勢[7]，這部分且對實際生產沒有任何幫助。我們可以的能量轉化效率，因此如何提高能量轉降低電解水反應總電能消耗的關鍵問際電勢 (Vop)可以用公式(1-4)進行描述

過優(yōu)化電解池結構來進行降低，而陰極過電勢 ηc和反應本身的反應能壘 (活化能壘)，它們是反應本身引入催化劑——改變相關反應能壘——來達到降低化性質最好的電催化水裂解產氫催化劑是鉑基催化劑產氫催化劑則是銥及釕基催化劑[8]。盡管它們具有的組成都含有貴金屬——在地球上的儲量極低 (圖 。也就是說，貴金屬催化劑的引入雖然降低了電能消但與此同時在另一方面增加了電解水技術成本，并且限制了電解水技術的可持續(xù)發(fā)展。因此，目前電解水高活性的、廉價的非貴金屬催化材料，進一步利用這應的反應能壘，使水裂解反應能量轉化效率在最大化成本，進而使其得到廣泛、可持續(xù)的發(fā)展。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Heterostructured Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction Under Alkaline Conditions[J]. Jumeng Wei,Min Zhou,Anchun Long,Yanming Xue,Hanbin Liao,Chao Wei,Zhichuan J.Xu.  Nano-Micro Letters. 2018(04)



本文編號：3524703