為了解決能源過度消耗和環(huán)境污染的問題,開發(fā)清潔高效安全的綠色能源成為當(dāng)下熱點(diǎn)。將可再生能源發(fā)電與電解水制氫結(jié)合既可以高效利用這種間歇性不穩(wěn)定能源（太陽能、風(fēng)能等）解決其不能并入電網(wǎng)的問題,也可以實(shí)現(xiàn)零碳排放高效制備高純氫氣。光伏電解水制氫系統(tǒng)越來越受到大家的青睞。目前市場上硅基太陽能光伏電池已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用,電解水制氫方面仍然存在著高能耗、貴金屬催化劑以及氫氧分離等問題。廉價(jià)高效電催化劑是電解水反應(yīng)中降低反應(yīng)過電位,增加反應(yīng)速率的關(guān)鍵。OER由于其緩慢動(dòng)力學(xué)過程限制了整個(gè)全水解反應(yīng)的效率,為了簡化工藝、提高效率、降低成本,制備同時(shí)具有較高OER和HER性能的多功能催化劑變?yōu)槲覀冄芯康闹攸c(diǎn)。另一方面,提高氫氣純度避免氫氧混合,優(yōu)化改善電解池設(shè)計(jì)也是一種有效方式。近來,使用分步解耦水分解系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)隔膜電解池受到廣泛關(guān)注。利用液相或固相電子/質(zhì)子緩存體（或氧化還原介質(zhì)）作為輔助電極分步水分解,分離氫氣和氧氣的產(chǎn)生。因此,合適的輔助電極需要進(jìn)一步開發(fā),產(chǎn)氣電極的選擇需要進(jìn)一步優(yōu)化,在空間利用和能耗降低方面該電解池設(shè)計(jì)仍需要進(jìn)一步改善�？紤]以上幾點(diǎn),從低成本、低能耗、制備高純氫氣的角度出發(fā)... 

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 電解水概述
        1.2.1 析氫反應(yīng)機(jī)理
        1.2.2 析氧反應(yīng)機(jī)理
    1.3 影響電化學(xué)水分解的因素
    1.4 電催化劑的分類和研究進(jìn)展
        1.4.1 析氫催化劑
            1.4.1.1 貴金屬催化劑
            1.4.1.2 過渡金屬催化劑
            1.4.1.3 非金屬催化劑
        1.4.2 析氧催化劑
            1.4.2.1 貴金屬催化劑
            1.4.2.2 非貴金屬催化劑
        1.4.3 多(雙)功能催化劑
            1.4.3.1 HER/OER雙功能催化劑
            1.4.3.2 OER/ORR雙功能催化劑
            1.4.3.3 HER/OER/ORR三功能催化劑
    1.5 氫氧分離
        1.5.1 傳統(tǒng)隔膜電解池
        1.5.2 分步水分解電解池
    1.6 本論文的選題目的及意義
    1.7 參考文獻(xiàn)
第二章 Co_9S_8/GMTs復(fù)合材料的制備及其高效電催化全水解性能
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 原料與試劑
        2.2.2 合成方法
        2.2.3 樣品表征
        2.2.4 電化學(xué)測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 物相結(jié)構(gòu)和形貌特征
        2.3.2 生長過程和生長機(jī)理
        2.3.3 電催化性能
        2.3.4 自支撐Co_9S_8/GMTs電極的OER電催化性能
        2.3.5 兩電極全水解測試
        2.3.6 磁性
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 參考文獻(xiàn)
第三章 (泡沫狀)金屬硫化物(Ni_3S_2,Co_9S_8,FeS)/氮摻雜碳納米管陣列的原位轉(zhuǎn)化制備及其高效電催化全水解性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 原料與試劑
        3.2.2 合成方法
        3.2.3 樣品表征
        3.2.4 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 物相結(jié)構(gòu)和形貌特征
        3.3.2 電催化性能
        3.3.3 電極表面氣泡行為
        3.3.4 電極表面氣泡粘附力計(jì)算
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻(xiàn)
第四章 基于三功能(HER/OER/ORR)電催化劑的分步解耦水分解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建及其在太陽能到氫能轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 原料與試劑
        4.2.2 合成方法
        4.2.3 樣品表征
        4.2.4 電化學(xué)測試
        4.2.5 分步解耦電解池
        4.2.6 氫氣純度和法拉第效率
        4.2.7 光伏-電解水系統(tǒng)
    4.3 結(jié)果和討論
        4.3.1 電極制備表征和性質(zhì)測試
        4.3.2 分步解耦水分解
            4.3.2.1 Ni(OH)_2輔助電極的分步水分解
            4.3.2.2 NaTi_2(PO_4)_3輔助電極的分步水分解
        4.3.3 兩電極分步解耦水分解系統(tǒng)的氫氣純度和法拉第效率
        4.3.4 分步法兩電極解耦水分解效率
        4.3.5 光伏電解水催化產(chǎn)氫系統(tǒng)
        4.3.6 光伏電解水系統(tǒng)的效率
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻(xiàn)
總結(jié)與展望
攻讀博士期間發(fā)表和待發(fā)表的論文
致謝
附件
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3660126