有机物电解合成的SPE复合电极方法

有机物电解合成的ＳＰＥ复合电极方法陈岚，吴秉亮（武汉大学化学系，４３００７２）有机电解合成相对于传统的有机合成技术有一些明显的优点，例如电化学反应是通过反应物在电极上得失电子实现氧化还原的，原则上不需要外加化学试剂，这一方面减少了物质的消耗，也减少了...     

固体聚合物电解质水电解进行h/d同位素分离

固体聚合物电解质;水电解;电催化剂;氢同位素;分离     

水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展

氢能作为零碳排放能源是被公认的最清洁能源之一,如何有效可持续地产氢是未来人类步入氢能经济首先要解决的问题。电解水技术基于电化学分解水的原理,利用可再生电能或太阳能驱动水分解为氢气和氧气,被认为是最有前途和可持续性的产氢途径。然而,无论是光解水还是电解水,均需要高活性、高稳定性的非贵金属氢析出和氧析出催化剂以使水电解反应经济节能。本文介绍了我们研究所近三年在水电解方面的研究进展,其中着重介绍了：（ⅰ）氢析出催化剂,包括利用低温磷化过渡金属（氢）氧化物的方法制备过渡金属磷化物,同时过渡金属硫化物、硒化物以及碳化物等均被成功合成并被应用为有效的阴极析氢催化剂;（ⅱ）氧析出催化剂,主要包括金属磷化物、硫化物、氧化物/氢氧化物等;（ⅲ）双功能催化剂,主要包括过渡金属磷化物、硒化物、硫化物等。最后,总结展望了发展水电解非贵金属催化剂所面临的挑战与未来发展方向。     

新型析氢析氧电化学催化剂在固体聚合物水电解体系的应用

固体聚合物水电解制氢技术在可再生能源利用和氢能经济发展中占有极其重要的地位,催化剂是实现高效能源转化的关键。由于聚合物水电解体系的强酸腐蚀性和高氧化电位,其实际应用的催化剂仍以Pt和Ir基催化剂为主。贵金属材料储量有限,价格昂贵,电催化剂成本很高,极大限制了聚合物水电解技术的发展。聚合物水电解催化剂的研究主要集中在降低贵金属用量、提高贵金属利用率和延长催化剂使用寿命等方面。此外,寻找廉价的替代材料,开发非贵金属析氢、析氧电催化剂也是研究的重要内容和发展方向。通过深入认识催化作用机理,结合快速发展的模拟、计算技术,设计制备新型高性能析氢、析氧电催化剂具有重要应用价值。本文总结了当前聚合物水电解体系析氢、析氧催化原理的发展,介绍了新型析氢、析氧催化剂的制备技术和性能研究及双效催化剂的发展,并对提高催化性能的措施做了简单总结和建议,希望对聚合物水电解体系催化剂的进一步研究和发展有积极意义。     

锰电解过程关键因素研究及技术经济性分析

从槽液Mn²⁺浓度、电解时间和过电位关键因素研究电解初期过程,在三电极体系采用计时电量法探讨和优化工艺参数. 研究表明,在不锈钢表面,锰的初期电解析氢显著. 随时间延长,锰逐渐覆盖于不锈钢表面,析氢更困难,其电流效率随之提升,在高过电位区出现极限电流,反应受扩散控制. 在含0.02 g·L^-1 SeO₂溶液体系中,在40 g·L^-1 Mn²⁺ + 120 g·L^-1 (NH₄)₂SO₄、过电位为0.151 V、槽液温度为40 ^oC、PH为6.6、时间为0.5 h的电解条件下,电流效率可达95.3%;在实用矿粉制液体系,效率也可达81.4%,较企业相同电解体系提高了15%.     

Ce、Zr、Pd物种的掺杂对NiMgAl类水滑石及衍生复合氧化物催化性能影响

用水热法分别合成了NiMgAl、NiMgCeAl、NiMgZrAl和NiMgPdAl类水滑石,重点考察了Ce、Zr和Pd物种的掺杂对NiMgAl类水滑石结构及衍生复合氧化物的催化性能影响。用XRD、TPR、TPD、TPO和BET等对不同类水滑石及衍生复合氧化物的晶相结构、表面性能等进行了表征,结果表明,Ce物种的掺杂提高了衍生复合氧化物的比表面积,催化活性和抗积碳性能,掺杂Pd提高了H2吸附性能、催化活性和抗积碳性能,而掺杂Zr物种其衍生复合氧化物的比表面积和催化活性有所降低。     

碱性水电解阳极材料研究进展

本文述评了对工业电极材料的基本要求和提高阳极活性的几种途径, 列举了一系列用于碱性水电解的活性阳极材料, 在分析了材料物理化学特性与其催化活性之间的关系后, 着重利用σ^*键理论和MO 理论讨论了结构与性能之间的关系。     

利用废弃材料自制水电解器

初中化学教材中的水电解器在使用时存在一些缺陷,常出现实验失败或现象不明显等情况。利用生活中的一些废弃材料自制水电解器,可获得较好的实验教学效果。     

电解条件对电化学法制备FeO42-的影响

以铁丝网作阳极,应用电解氧化法制备FeO42-溶液,并合成固体K2FeO4.研究电解条件(如搅拌、超声、静置、温度、电流密度等)对该制备过程电流效率的影响规律.结果表明:以14 mol/L NaOH作电解液,于30℃、10 mA.cm-2及搅拌作用下电解,可获得较高的电流效率.     

原始溶液中Ni、Co质量比对Ni-Co-S-O/NF催化剂在碱性水电解中析氧性能的影响

本文中主要研究了原始溶液中Ni、Co质量比(wNi∶wCo)对Ni-Co-S-O复合材料催化剂结构及性能的影响.采用水热法在泡沫镍(NF)基底上制备出了三维分层花瓣状纳米结构的Ni-Co-S-O复合材料催化剂.当原始溶液中wNi∶wCo=1∶2时,所制备的Ni-Co-S-O/NF(1∶2)催化剂具有更大的电化学活性面积...     

一种小型电解水装置的设计

在对霍夫曼水电解器存在问题分析的基础上,梳理水电解器的设计思路,利用拆解、溯因-控制、类比联想等思维方法,设计优化一种小型电解水装置--“1分钟水电解器”。在此基础上,对其使用及多样化的功能进行说明。     

碱性电解水高效制氢

与传统化石能源制氢技术相比,利用可再生能源驱动电解水制氢技术具有绿色可持续和制氢效率高等优势,被认为是目前最具前景的制氢方式。然而, 由于电解水两极反应动力学缓慢、 催化剂稳定性较差, 限制了其大规模发展。此外, 阳极析氧反应存在较高的过电势, 从而导致当前制氢能耗与成本较高, 严重制约了其商业化应用。 为了解决上述问题与挑战,本文对当前发展较为成熟的碱性电解水技术进行了综合讨论与分析。 首先, 对电解水发展历程中的重要节点进行了总结, 便于读者了解该领域。进一步, 从电催化剂、 电极、 反应和系统的角度深入总结了提升电解水制氢性能的有效策略。作者分别介绍了近年来层状双金属氢氧化物基电解水催化剂、电解水制氢耦合氧化反应以及可再生能源驱动的电解水系统的重要研究进展; 同时对结构化催化剂在电解水应用中的构效关系进行了深入分析。最后, 对该领域存在的挑战和未来发展方向进行了展望,希望能为氢能的发展和推广提供一定的思路。     

熔盐电解法制备镨钕钆合金的研究

本工艺采用熔融氟化锂-氟化镨钕-氟化钆熔盐三元体系为电解质,通过电解氧化钆与氧化镨钕混合物的方法,制备了成分稳定的镨钕钆合金,同时就电解质组元、温度、阴极电流密度、加料速度对电解过程的影响进行了试验研究。结果表明:在试验条件下可以生产钆含量(10~15)%±0.5%(质量分数)的镨钕钆合金,金属直收率大于98%,电流效率大于78%;产品含碳小于0.05%,含铁小于0.3%,含Ca,W均小于0.01%,同时具有成本低、工艺稳定、产品质量好等优点。     

电池电极反应的新应用：分步法电解制氢气

可再生能源与电解水制氢技术的结合是实现可持续制氢的最佳途径. 然而,传统电解水技术中解决氢-氧同时、同步、同地产生的问题必须依赖于膜分离技术,大幅限制了氢-氧分离和氢气异地运输的灵活性,并阻碍了可再生能源(如风能、太阳能)与电解水技术的直接结合. 针对上述问题,作者课题组在近期提出了基于电池电极反应的分步法电解水制氢技术,即通过电池电极的可逆电化学反应将现有电解水过程拆分为制氢和制氧分立步骤,实现在无膜条件下氢气和氧气的分时、分地交替制备,提升了电解水制氢的灵活性,促进了可再生能源向氢能的直接转化. 本文将介绍这一新技术的研究进展,并分析这一技术的优点和面临的挑战.     

Pt/SPE电极的制备及其电化学性能

固态电解质;Pt/SPE电极的制备及其电化学性能     

电解水演示实验的创新设计

设计了一个全新的电解水演示实验,将太阳能电池、电解水制氢、氢氧燃料电池一体化构成一个整体的演示实验,可以帮助学生系统了解与氢相关联的储能用能技术和基于氢的洁净能源的开发和应用,激发学生利用化学知识服务于国家绿色发展理念的使命担当。     

水电解析氢低贵/非贵金属催化剂的研究进展

氢气作为能量载体的氢能技术由于其清洁性、高能量密度等优势已获得越来越多的青睐与关注. 其中,可持续的产氢技术是未来氢能经济发展的必要先决条件. 通过可再生资源电力驱动的电解水技术是支持氢能经济可持续发展的重要途径,高活性、低成本的析氢催化剂的开发利用是提高水电解技术效率并降低其成本的关键因素. 本文主要介绍了近年来包括低铂催化剂和金属硫化物、金属磷化物、金属硒化物等非铂过渡金属催化剂在析氢方面的研究进展,详细讨论了析氢反应的催化性能、合成方法以及结构?鄄催化性能的关系,最后总结展望了水电解低铂及非铂过渡金属催化剂在未来发展过程中所面临的机遇与挑战.