电沉积Ni-PSZ梯度镀层过程中阴极电流效率的研究

采用动电位扫描,电化学交流阻抗及扫描电子显微镜研究电沉积Ｎｉ－ＰＳＺ梯度镀层过程中阴极电流效率的变化规律及其机理．结果表明,Ｎｉ－ＰＳＺ复合镀层对氢的析出反应具有催化作用,在镀液中加入ＰＳＺ微粒后,能增大镍还原过电位,降低氢析出过电位,从而不断降低电沉积梯度镀层过程中的阴极电流效率．在电沉积Ｎｉ的过程中,有中间吸附相Ｎｉ＋ａｄｓ生成,ＰＳＺ微粒的加入能优先催化Ｈａｄｓ,加速氢气析出     

V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡与导电塑料复合电极上的反应机理(英文)

应用循环伏安、极化曲线和交流阻抗等电化学方法研究了V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡复合电极上反应的速控步骤.结果表明,V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡电极上的反应属准可逆过程,且氧化过程包含有后置化学转化步骤;该过程Tafel斜率的实验值为0.124,而理论计算的,以电化学步骤作为控制步骤的Tafel斜率约0.12,两者吻合很好,表明该氧化过程受电化学步骤控制;以等效电路拟合不同极化电位下的交流阻抗,得出该电化学反应阻抗远大于其他阻抗,意味着电化学过程可能是电极反应的控制步骤,与实验得到的极化曲线分析结果相一致.     

氧在球磨石墨载过渡金属氧化物催化剂上还原动力学研究

本文研究了过渡金属氧化物Co3O4、NiCo2O4和MnO2与振动活性石墨复合后对氧阴极还原的催化作用。旋转盘-环电极的数据表明, 氧在该复合催化剂上的还原反应是一个包括异相催化分解的循环过程, 即氧主要在活性石墨上还原生成中间产物HO2^-, HO2^-又能在氧化物上催化分解, 产生的氧气重新在活性石墨上还原, 这样循环的最终结果生成了OH^-。氧化物分解HO2^-的速率越快, 则氧还原的总电子数越接近于4。     

氧在球磨石墨载过渡金属氧化物催化剂上还原动力学研究

本文研究了过渡金属氧化物Co3O4、NiCo2O4和MnO2与振动活性石墨复合后对氧阴极还原的催化作用。旋转盘-环电极的数据表明, 氧在该复合催化剂上的还原反应是一个包括异相催化分解的循环过程, 即氧主要在活性石墨上还原生成中间产物HO2^-, HO2^-又能在氧化物上催化分解, 产生的氧气重新在活性石墨上还原, 这样循环的最终结果生成了OH^-。氧化物分解HO2^-的速率越快, 则氧还原的总电子数越接近于4。     

Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3阴极氧还原动力学

利用极化、交流阻抗技术考察了担载于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)电解质上的Sm0.5Sr0.5CoO3-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(SSC-LSGMC5)复合阴极的氧还原反应动力学.在SSC-LSGMC5阴极氧还原反应的阻抗谱中可以观察到明显的两个半圆.高频环的电导与氧分压无关,低频环的电导正比于氧分压的0.5次方.并且低频环的氧分压级数随着反应温度的降低而减小,可能对应于吸附氧原子的扩散过程.SSC-LSGMC5极化曲线与经典的Butler-Volmer方程吻合.阴、阳极的电荷转移系数均为1左右,交换电流密度的氧分压级数为1/4,对应于电荷转移过程.实验结果显示SSC-LSGMC5上的氧还原反应机制随反应条件的不同而发生变化.     

Sm0.5Sr0.5CoO3阴极氧还原动力学

利用极化、交流阻抗技术考察了担载于La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)电解质上的Sm0.5Sr0.5CoO3- La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(SSC-LSGMC5)复合阴极的氧还原反应动力学.在SSC-LSGMC5阴极氧还原反应的阻抗谱中可以观察到明显的两个半圆.高频环的电导与氧分压无关,低频环的电导正比于氧分压的0.5次方.并且低频环的氧分压级数随着反应温度的降低而减小,可能对应于吸附氧原子的扩散过程. SSC-LSGMC5极化曲线与经典的Butler-Volmer方程吻合.阴、阳极的电荷转移系数均为1左右,交换电流密度的氧分压级数为1/4,对应于电荷转移过程. 实验结果显示SSC-LSGMC5上的氧还原反应机制随反应条件的不同而发生变化.     

Ni/NiCo2O4复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能

采用共沉淀法制备尖晶石型复合氧化物 NiCo2O4, 然后将其加入瓦特镀镍液中, 复合电沉积了 Ni/NiCo2O4复合镀层. 通过改变镀液pH值、阴极电流密度jk等条件, 探索复合电沉积的最佳工艺条件. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)表征了复合镀层的表面形貌、颗粒含量和结构. 结果表明: 在镀液pH=6.2和jk=100 mA·cm-2的条件下所得Ni/NiCo2O4复合镀层中, NiCo2O4的含量达到最高(30.6%,w). 在5 mo·lL-1的KOH溶液中, 采用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗法研究了电极的电催化析氧性能. 与镍电极对比, Ni/NiCo2O4复合电极的电催化析氧性能更高, 表观活化自由能降低了53.2 kJ·mol-1, 其析氧反应的表观交换电流密度是镍电极的7倍. 电化学阻抗谱分析表明, Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中析氧反应由电化学步骤和扩散步骤联合控制. 恒电位长时间电解析氧实验表明, 该Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中的析氧具有高的稳定性.     

碳载钴酞菁催化剂的制备及其氧还原催化性能研究

研究了一种通过固相加热一步合成碳载钴酞菁复合催化剂(CoPc/C)的制备方法.通过XRD,IR对制备的催化剂进行了表征.结果显示,得到的产物为CoPc/C,平均粒径30nm.利用极化曲线和交流阻抗等电化学方法测试了其在碱性介质中对氧还原的催化性能.该催化剂在碱性介质中(6mol·L-1KOH)空气气氛下,氧还原的初始电位达到0V,电极电位为-0.10V vs·Hg/HgO时电流密度达到100mA·cm-2,有显著的氧还原电催化效果.对实验得到的极化曲线及交流阻抗数据进行拟合处理及计算,获得相关动力学参数.     

SbO+离子的阴极还原

三价锑常用作锌粉置换法除去硫酸锌电解液中钻杂质的活化剂。在此过程中三价锑本身也被还原。置换反应本质上是一个电化学过程。因此,研究三价锑的阴极还原行为是有意义的。关于三价锑的阴极还原,Koval等研究了酒石酸盐溶液中Sb(Ⅲ)的电沉积。Tomlinson曾指出,在高电流密度下电解时,阴极上会析出锑化氢(SbH_3)。吴浩青等在研究酸性溶液中锑电极的电化学行为时,也曾指出了SbH_3的生成。本文采用旋转电极上的动电位扫描、旋转环盘电极以及交流阻抗技术研究硫酸钠溶液中SbO~+离子的阴极还原过程。     

La0.8Sr0.2MnO3／YSZ高温电极交流阻抗研究

用交流阻抗方法研究了Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３电极上进行的氧化电化学还原反应。实验表明反应速度控制步骤随反应温度，氧分压及过电位发生显著变化，近平衡下反应的ｒｄｓ为氧的解离吸附过程。强阳极极化下，电解质表面产生大量电子空穴；强阴极极化下，ＬＳＭ电极表面形成大量氧空位，二者的结果均使界面电导增加，电化学反应区扩展。     

碱性燃料电池Co-N/C复合催化剂的电化学性能

碳黑经过酸处理后再加入醋酸钴经氨气900 ℃热处理后, 以其制备的气体扩散电极在6 mol•L^―1 KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能得到大大提高. XRD物相分析表明: 碳粉中加入醋酸钴经氨气热处理生成了氮化钴(Co_5.47N). 通过极化曲线和交流阻抗方法对制备的气体扩散电极在空气中的性能进行了研究. 室温时在－0.2 V (vs. Hg/HgO)电位下, 未经处理的碳电极对氧还原基本没有电流产生; 用酸处理后的碳电极在空气中的电流密度提高到57 mA•cm^―2; 而Co-N/C复合电极在同样条件下电流密度可达170 mA•cm^―2, 交流阻抗显示氮化物的生成减小了氧还原反应的阻抗, 增强了对氧还原反应的电催化作用.     

活性炭表面性质对氧气扩散电极电催化性能的影响

 分别采用硝酸和空气氧化处理制得具有不同表面性质的粉末活性炭,并以此为催化层材料制成炭基氧气扩散电极,测定了不同电极的极化曲线和电化学阻抗谱. N2物理吸附和He程序升温脱附(He-TPD)研究表明,硝酸处理对活性炭孔结构的影响较小,但可使其表面含氧基团明显增加; 而空气氧化处理则会导致活性炭的中孔面积和孔容显著增大,但对表面含氧基团的影响较小. 极化曲线和电化学阻抗谱研究发现,当活性炭的孔结构相近时,电极的催化性能随着表面含氧基团的增多而急剧下降; 当活性炭表面含氧基团的量相近时,中孔孔容增大将导致电极催化性能的恶化. 与活性炭表面含氧基团相比,孔结构对氧气扩散电极的电化学性能具有更显著的影响.     

不同形貌的ZnMn复合氧化物制备及电化学性能研究

通过简单共沉淀法和高温煅烧制备了不同形貌的ZnMn复合氧化物,并将其作为铝空气电池空气电极催化剂。采用XRD和SEM等手段表征其物相结构、形貌,同时采用阴极极化曲线、交流阻抗、塔菲尔曲线和恒电流放电等电化学测试手段,研究了三种不同形貌的ZnMn复合氧化物作为催化剂在铝空气电池中的性能。结果表明：球形ZnMnO3作为铝空气电池催化剂较不规则絮状和刺球形,表现出更好的催化性能、氧还原性能、导电性能和更高的放电电压平台。     

离子液体BMIMBF4-H2O中邻氯硝基苯的电化学还原性能

以离子液体BMIMBF4为溶剂和支持电解质, H2O为氢源, 采用循环伏安法、交流阻抗法研究邻氯硝基苯在Cu微盘电极上的电化学还原性能. 研究结果表明, 邻氯硝基苯在离子液体中是一个受扩散控制的反应; 由不同极化电位下的电化学阻抗谱可看出, 在高频区主要是以电化学极化控制为主, 在低频区出现直线表明电化学反应受反应物质扩散控制, 表明该电化学反应是受电化学极化和反应物扩散联合控制, 随电位负移, 电极表面电荷传质的容抗弧逐渐减小, 反应更易进行; 在电解合成实验中, 在最优条件下(E=-0.9 V, c=74.4 mmol/L, Q=517.6 C)得到的产率(86.2%)最高, 比同类反应中电化学合成文献报道值高.     

操作条件对DMFC阴极电化学阻抗谱参数的影响

通过降低阴极催化剂载量强化了阴极氧还原反应的电化学极化, 测量了不同操作条件下直接甲醇燃料电池(DMFC)的极化曲线和交流阻抗谱,并提出了改进的等效电路模型LR(CR)(QR(LR))用以分析温度、空气流量和甲醇流量对DMFC阴极电化学反应和传质极化过程的影响. 研究结果表明, 提高工作温度会导致更多的甲醇渗透到阴极, 加大阴极氧气还原反应的电荷转移电阻; 只有采用大的空气流量,才会有效地防止水淹, 加大氧气向催化剂层的传质, 促进阴极反应的进行; 适当提高甲醇的流量可以促进阳极和阴极电化学反应的进行, 但是过高的甲醇流速可能会降低电极表面的温度, 加剧甲醇的渗透.     

Hydrogen peroxide reduction on amalgamated platinum electrodes covered with a monolayer of stearic acid

The reduction of hydrogen peroxide and, for comparison, oxygen on an amalgamated platinum electrode covered with a monolayer of stearic acid is studied by methods of polarization curves and impedance spectroscopy. In contrast with the oxygen reduction, the reduction of dissolved hydrogen peroxide occurs predominantly on the monolayer surface, rather than inside it. This is explained by the difficulty of penetration of the polar molecule of hydrogen peroxide into hydrocarbon environment.     

Electrochemical impedance spectroscopy of mixed conductors under a chemical potential gradient: a case study of Pt|SDC|BSCF

The AC impedance response of mixed ionic and electronic conductors (MIECs) exposed to a chemical potential gradient is derived from first principles. In such a system, the chemical potential gradient induces a gradient in the carrier concentration. For the particular system considered, 15% samarium doped ceria (SDC15) with Ba(0.5)Sr(0.5)Co(0.8)Fe(0.2)O(3-delta) (BSCF) and Pt electrodes, the oxygen vacancy concentration is a constant under the experimental conditions and it is the electron concentration that varies. The resulting equations are mapped to an equivalent circuit that bears some resemblance to recently discussed equivalent circuit models for MIECs under uniform chemical potential conditions, but differs in that active elements, specifically, voltage-controlled current sources, occur. It is shown that from a combination of open circuit voltage measurements and AC impedance spectroscopy, it is possible to use this model to determine the oxygen partial pressure drop that occurs between the gas phase in the electrode chambers and the electrode|electrolyte interface, as well as the interfacial polarization resistance. As discussed in detail, this resistance corresponds to the slope of the interfacial polarization curve. Measurements were carried out at temperatures between 550 and 650 degrees C and oxygen partial pressure at the Pt anode ranging from 10(-29) to 10(-24) atm (attained using H(2)/H(2)O/Ar mixtures), while the cathode was exposed to either synthetic air or neat oxygen. The oxygen partial pressure drop at the anode was typically about five orders of magnitude, whereas that at the cathode was about 0.1 atm for measurements using air. Accordingly, the poor activity of the anode is responsible for a loss in open circuit voltage of about 0.22 V, whereas the cathode is responsible for only about 0.01 V, reflecting the high activity of BSCF for oxygen electro-reduction. The interfacial polarization resistance at the anode displayed dependences on oxygen partial pressure and on temperature that mimic those of the electronic resistivity of SDC15. This behavior is consistent with hydrogen electro-oxidation occurring directly on the ceria surface and electron migration being the rate-limiting step. However, the equivalent resistance implied by the oxygen partial pressure drop across the anode displayed slightly different behavior, possibly indicative of a more complex reaction pathway.     

添加铈对铅钙合金在硫酸溶液中电化学性能的影响

为了改善铅钙合金的耐腐蚀性能和提高铅蓄电池的循环寿命, 应用交流阻抗, 阳极极化曲线, 交流伏安, 恒流腐蚀等方法研究了在铅钙锡铝合金中添加铈对合金电化学性能的影响. 研究结果表明: 铈能提高合金的耐腐蚀能力, 添加铈使合金腐蚀膜的阻抗明显降低, 有利于缓解早期容量损失(PCL-1)现象, 实验电池的循环寿命也明显延长. 因此掺铈铅钙合金是一种性能优良的阀控式铅酸电池正极板栅合金材料.