作為新一代的能量載體,氫氣具有能量密度高、可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點,在當今的能源轉(zhuǎn)型過程中占有重要地位。電解水制氫是最理想的可持續(xù)制氫途徑之一,為了進一步提升電解水制氫過程的能量轉(zhuǎn)換效率,研發(fā)催化活性高、成本低廉的電催化材料具有現(xiàn)實意義。在非貴金屬材料中,由于過渡金屬磷化物(TMPs)具有特殊的自身結(jié)構(gòu),其在電解水反應中顯現(xiàn)出相對良好的催化性能。相較于傳統(tǒng)的粉末狀電催化材料,自支撐催化電極能夠使催化活性物質(zhì)暴露出更多的活性位點,并且催化活性物質(zhì)與導電基底之間的結(jié)合也更為緊密,使自支撐催化電極擁有更高的催化活性和穩(wěn)定性。碳材料具有優(yōu)異的導電性、良好的化學穩(wěn)定性和機械性能,可作為催化電極的導電基底材料。本論文以具有特殊宏觀形態(tài)的碳材料為結(jié)構(gòu)骨架,以過渡金屬Co、W的磷化物為催化活性物質(zhì),設計制備了三種TMPs/碳材料復合自支撐電極,它們在電解水過程的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)中均表現(xiàn)出理想的催化性能。本論文的研究主要包括以下三個部分:(1)采用化學沉積法在碳布(CC)表面沉積非晶態(tài)Co-W-P,得到Co-W-P/CC自支撐催化電極材料。Co-W-P納米顆粒在CC表面聚集形成結(jié)節(jié)狀...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１．用于電解水的電解槽的示意圖??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ．??

ｅ?十?Ｔ）ａｎｏｄｅ?＋?Ｔｏｏｔｈｅｒ?（１￣６）??式中：為陰極過電位，ｒｉａｎｏｄｅ為陽極過電位，化＾為其它過電位。??根據(jù)上式可知，降低過電位是提高電解水反應中能量轉(zhuǎn)換效率的關鍵所在。在實際??工藝過程中，通過使用具有高活性的ＨＥＲ和ＯＥＲ催化劑可以有效降低Ｔ＾ａｔｔｅ....

圖１－２．酸性介質(zhì)中（ａ）ＨＥＲ過程的兩種機制［２７］；?（ｂ）ＨＥＲ基于金屬元素的火山曲線圖＿??Ｆｉｇ．?１－２．?（ａ）?Ｔｗｏ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｒｅｌａｔｅｄ?ｔｏ?ＨＥＲ?ｉｎ?ａｃｉｄｉｃ?ｍｅｄｉａ；?（ｂ）?Ｖｏｌｃａｎｏ?ｃｕｒｖｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??

ｖｏｌｍｅｒ－Ｔａｆｅｌ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?｜?ｉＶｏｌｍｅｒ－Ｈｅｙｒｏｖｓｋｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?１?Ｖ１??ｙ？／?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｖ＊＾／－２－?ａ??ｌ?ｉ?Ｓ?＾?ｔ?＂?Ｒｅ＃?＂ｒｎ....

圖１－３．?（ａ）在酸性（藍線）和堿性（紅線）介質(zhì)中的ＯＥＲ過程，黑線和綠線分別表示兩種可能的中間體??參與的ＯＥＲ路徑［３１］；?（ｂ）基于金屬氧化物的ＯＥＲ火山曲線圖［３２］??

?＋?０２?＋?Ｈ＋?＋?ｅ－?（１－１６）??在堿性介質(zhì)中：??ＯＨ＇?＋?Ｍ?－＞?ＨＯ＊?＋?ｅ＇?（１－１７）??ＨＯ＊?＋?ＯＨ＇?＾?Ｏ＊?＋?Ｈ２〇?＋?ｅ－?（１－１８）??０？?＋?ＯＨ－４?ＨＯＯ．?＋?ｅ＿?（１－１９）??ＨＯＯ＊?＋?ＯＨ＇?＾?Ｍ?＋?....

圖１－６．?（ａ）通過聚合物粘合劑和碳添加劑涂覆在集電器上的常規(guī)粉末狀催化劑；（ｂ）催化劑在基底??上原位生長的自支撐催化電極的結(jié)構(gòu)和電化學特性的示意圖［７６］??Ｆｉｇ．?１－６．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ａｎｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｏｆ：?（ａ）?ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ?ｐｏｗｄｅｒｙ??ｃａｔａｌｙｓ?

過渡金屬磷化物（ＴＭＰｓ）／碳材料復合自支撐電極的制備及性能研究?第一章??渡金屬元素單質(zhì)或其化合物因其成本低廉和特殊的物理化學性質(zhì)在電催化領域被廣泛??研宄，可用作自支撐催化電極的催化活性相（即催化活性物質(zhì)）。常見的基底材料為金屬??材料、碳材料和一些其它形式的導電材料，如圖１....

本文編號：3915770