發(fā)布時(shí)間：2022-02-20 23:47

　　可再生能源已經(jīng)成為替代日益枯竭的化石能源的重要選擇,但是由于其生產(chǎn)的間歇性和輸出不穩(wěn)定性等原因造成了低效的能源利用率,如何高效地存儲(chǔ)這些能源成為了亟需解決的難題。氫氣由于具有高能量密度和環(huán)境零污染被認(rèn)為是一個(gè)極具有前景的二次能源,通過電解水產(chǎn)氫也成了解決可再生能源高效利用的重要途徑之一。但是陰陽(yáng)兩極電催化劑的開發(fā)嚴(yán)重制約了電解水產(chǎn)氫技術(shù)被廣泛應(yīng)用。目前性能最好的電催化劑主要還是貴金屬基的催化劑,因此開發(fā)廉價(jià)高效的析氫和析氧催化劑成為推進(jìn)電解水大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。本文以過渡金屬與碳復(fù)合催化劑作為研究的切入點(diǎn)。首先析氫反應(yīng),利用雜原子摻雜對(duì)碳載體進(jìn)行修飾,在極大減少Pt負(fù)載量的前提下依舊具有優(yōu)異析氫催化性能;其次對(duì)于析氧反應(yīng),探索了鎳（Ni）晶體結(jié)構(gòu)對(duì)析氧反應(yīng)催化性能的影響,并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了高效的密排六方結(jié)構(gòu)鎳鐵（NiFe）合金析氧催化劑。具體開展了以下三部分研究工作:（1）近年來,業(yè)界研發(fā)人員陸續(xù)發(fā)展了很多非貴金屬基陰極析氫催化劑,但是性能和Pt相比還相差很遠(yuǎn),Pt依舊是性能方面無可替代的高效的析氫催化劑,但由于Pt有限的儲(chǔ)量和昂貴的價(jià)格限制了其大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。從這種考慮出發(fā),降... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省211工程院校985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２典型的ＨＥＲ?（左側(cè)）和ＯＥＲ?（右側(cè)）極化曲線｜２１

壓不受電解液酸堿度的影響，卻受溫度的影響，提高溫度可以降低熱力學(xué)電壓。??但是，在實(shí)際應(yīng)用中施加１．２３?Ｖ的外加電壓反應(yīng)根本不會(huì)進(jìn)行。這可以被理解??為大多數(shù)電化學(xué)過程都必須要克服一個(gè)活化能壘才能進(jìn)行，如圖１．４所示，能壘??的大小很大程度上決定了反應(yīng)發(fā)生的條件［５］。因此，電化學(xué)反應(yīng)能夠順利進(jìn)行通??常需要提供高于熱力學(xué)上決定的電壓。這個(gè)實(shí)際操作電壓與熱力學(xué)理論電壓的差??值稱之為過電位（ｎ），它包括克服電化學(xué)極化，有陰極過電位（ｎｃ）和陽(yáng)極過電??位（、），以及濃差極化、電解液內(nèi)阻接觸電阻造成歐姆電位降（ｒ＾ｕ＾）。因此，??電解水的實(shí)際操作電壓可以表示為［１］：??Ｅｒｅａｌ?＿?１．２３?＋?ｒｊａ?＋?Ｈｅ?＋?１〇加「??—貧…：??／Ｈｉ一??Ｅｅｉｅｃ?／??Ｊ—：：??圖１．４?ＨＥＲ反應(yīng)的能級(jí)示意圖｜ＳＩ。??４??

＾?Ｔｏｔｅｌｍａｃｔｉｏｎ??圖１．３?（ａ）堿性液體電解槽和（ｂ）固體聚合物電解槽結(jié)構(gòu)示意圖＇??根據(jù)Ｎｅｍｓｔ方程，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，即溫度為２９８?Ｋ，壓強(qiáng)為ｌａｔｍ，在酸性??條件下陽(yáng)極析氧反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為１．２３?Ｖ，陰極析氫反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為??０Ｖ，因此使電解水反應(yīng)進(jìn)行的理論熱力學(xué)電壓為１．２３?Ｖ。并且電解水的理論電??壓不受電解液酸堿度的影響，卻受溫度的影響，提高溫度可以降低熱力學(xué)電壓。??但是，在實(shí)際應(yīng)用中施加１．２３?Ｖ的外加電壓反應(yīng)根本不會(huì)進(jìn)行。這可以被理解??為大多數(shù)電化學(xué)過程都必須要克服一個(gè)活化能壘才能進(jìn)行，如圖１．４所示，能壘??的大小很大程度上決定了反應(yīng)發(fā)生的條件［５］。因此，電化學(xué)反應(yīng)能夠順利進(jìn)行通??常需要提供高于熱力學(xué)上決定的電壓。這個(gè)實(shí)際操作電壓與熱力學(xué)理論電壓的差??值稱之為過電位（ｎ）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Crystal phase control in two-dimensional materials[J]. Jialiang Wang,Yang Wei,Hai Li,Xiao Huang,Hua Zhang.  Science China（Chemistry）. 2018(10)



本文編號(hào)：3636054