钯基氧还原和乙醇氧化反应电催化剂:关于结构和机理研究的一些近期见解

质子交换膜燃料电池和直接乙醇燃料电池已成为可持续性清洁能源研究的一个聚焦点.在燃料电池中,氧还原反应和乙醇氧化反应是两个重要的反应,其相关高活性、高稳定性并且廉价的催化剂的研发仍然存在很多问题,极大地制约了燃料电池的大规模商业化应用.其中的挑战主要来自于对纳米催化剂结构和反应机理的有限认识.由于实验表征理论计算的结合,...     

Pt-SnO2 / C催化剂对乙醇和吸附态CO的电催化氧化

由于乙醇最有可能成为直接甲醇燃料电池（DMFC）的替代燃料，因此近年来。对乙醇的电化学氧化及直接乙醇燃料电池的研究已引起人们的很大兴趣。甲醇毒性较大并且易透过Nafion膜进入阴极造成阴极的混合电位而影响DMFC的阴极性能．这是制约DMFC走向实用化的主要问题之一。因此人们在致力于研究直接甲醇燃料电池的同时．也寻求其它的小分子醇作为甲醇的替代燃料。乙醇是除甲醇以外最简单的醇．它来源广泛．无毒，是可再生和环保型能源．并且也有较高的能量密度和反应活性。但是乙醇在电极上的完全氧化因涉及到C-C键的断裂要比甲醇困难．阳极反应动力学过程也比较缓慢。到目前为止铂基催化剂仍然是乙醇氧化最好的催化剂．虽然也有使用非铂催化剂研究乙醇的电氧化，但催化活性远不如铂基催化剂高。     

碳纤维基PtSn催化剂直接乙醇燃料电池制备及性能研究

采用自制的碳纤维基PtSn催化剂薄膜作为阳极催化剂,商用Pt/C作为阴极催化剂,Nafion 115膜作为质子交换膜,通过热压制成膜电极,组装平板型直接乙醇燃料单电池,搭建测试系统并进行性能的测试,研究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等参数对DEFC的影响。结果表明,当乙醇溶液浓度为1.0 mol/L、溶液进样流量为1.0 mL/min、溶液温度为80 ℃、氧气进样流量为100 mL/min时结果较优,单电池的最高功率密度达18.2 mW/cm²。     

新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能

 研究了用于直接乙醇燃料电池的自制Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能. 采用直流伏安法和交流阻抗法分析了电池温度和极化电位对乙醇电催化氧化性能的影响,比较了不同温度下甲醇和乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数. 结果表明,乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数小于甲醇的扩散系数. 伏安法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇的催化氧化活性高于商品化的Pt-Ru/C催化剂. 在实验温度范围内,乙醇在Pt-Sn/C催化剂上的初始氧化电位比在Pt-Ru/C催化剂上低约0.2 V; 同一电位下Pt-Sn/C催化剂比Pt-Ru/C催化剂的氧化电流密度高出20～60 mA/cm2,且电流密度的差值随温度的升高而增大. 交流阻抗法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇具有更高的催化活性. 在90 ℃下,以1 mol/L的乙醇为燃料,氧气为氧化剂时,Pt-Sn/C催化剂显示出良好的电池性能,电池最高功率密度为44 mW/cm2,而Pt-Ru/C催化剂的电池最高功率密度仅为27 mW/cm2.     

钯基氧还原和乙醇氧化反应电催化剂：关于结构和机理研究的一些近期见解（英文）

质子交换膜燃料电池和直接乙醇燃料电池已成为可持续性清洁能源研究的一个聚焦点。在燃料电池中,氧还原反应和乙醇氧化反应是两个重要的反应,其相关高活性、高稳定性并且廉价的催化剂的研发仍然存在很多问题,极大地制约了燃料电池的大规模商业化应用。其中的挑战主要来自于对纳米催化剂结构和反应机理的有限认识。由于实验表征理论计算的结合,对钯基合金纳米材料电催化剂的研究得到了很大的进展。本文从实验和理论计算两个方面出发,重点讨论了应用于氧还原反应和乙醇氧化反应的钯和钯基电催化剂的结构和反应机理方面的近期研究的一些见解。这些见解对未来催化剂的设计与优化有一定的启发意义。     

Pt/C电极表面活化处理对乙醇电催化氧化的影响

0引言直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其燃料来源丰富、价格低廉、甲醇携带和储存安全方便等独特的优越性而越来越受到重视[1]。但DMFC中常用的阳极Pt催化剂对甲醇氧化的低的电催化活性及易于被甲醇氧化的中间体,吸附态的CO(COad)毒化的问题一直是制约DMFC走向实用化的关键问题[2,3]。由于甲醇分子小,在质子交换膜上有较大的透过作用,并且甲醇具有较高的毒性,所以寻求甲醇的替代燃料也是一直以来被广泛关注的问题[4,5]。乙醇是最简单的链醇分子,相对于甲醇来说,乙醇有很多优点,乙醇基本上没有毒性,来源丰富,价格可与甲醇竞争,能量密度高…     

质子交换膜燃料电池铂电催化剂稳定策略

质子交换膜燃料电池使用寿命低是制约其商业化应用的主要瓶颈. 其中,影响质子交换膜燃料电池寿命的一个主要因素是其所广泛使用的贵金属铂基电催化剂在燃料电池苛刻的运行环境下（如可变电压、强酸性、气液两相流等）容易发生降解,导致电催化剂性能衰减,从而降低了质子交换膜燃料电池的使用寿命. 因此,如何保持铂基电催化剂的电化学稳定性已成为质子交换膜燃料电池稳定性研究中的重大科学问题. 本论文基于作者在该领域的长期研究成果,评述了应用于质子交换膜燃料电池的铂电催化剂稳定性的研究进展. 重点关注了能够大幅改善铂催化剂电化学稳定性的策略,包括聚合物稳定策略、多孔碳封装/限域稳定策略以及载体稳定策略,并对这些铂催化剂稳定策略所面临的挑战进行了展望.     

质子交换膜燃料电池膜电极耐久性的提升

质子交换膜燃料电池由于具有能量转换效率高、操作温度低、环境友好等优点而备受人们关注。随着2014年丰田发布燃料电池电动汽车Mirai,带来了新一轮燃料电池及燃料电池汽车的产业化热潮。然而,提升质子交换膜燃料电池的寿命,开发新一代长寿命燃料电池膜电极及燃料电池仍然是本领域的挑战性课题。膜电极(MEA)是质子交换膜燃料电池最核心的部件,其耐久性直接决定着燃料电池的寿命。MEA主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层三部分组成。本文从质子交换膜、催化剂及载体、气体扩散层三个方面介绍了近年来国内外在提升燃料电池膜电极的寿命(耐久性)方面所做的工作,并对未来的相关研究和发展做了述评及展望。     

三元超细Pt-Mo-Ni纳米线的设计合成及其电催化乙醇氧化性能

正直接乙醇燃料电池由于其高能量密度,高转换效率,重量轻和低的工作温度等优势而备受关注~1。然而,阳极乙醇氧化缓慢的动力学过程以及乙醇氧化反应中催化剂易中毒的特点极大地限制了其在实际中的应用。贵金属Pt作为一类最常见的电催化剂具有优异的电学性质,因此对Pt的几何结构和电子结构的调控可能是解决上述问题的     

全酶型乙醇/氧气生物燃料电池的构筑及性能研究

本文以乙醇脱氢酶（ADH）和胆红素氧化酶（BOD）为生物催化剂,以碳纳米管为电极材料,构筑了全酶型乙醇/氧气生物燃料电池. 将乙醇脱氢酶负载于单壁碳纳米管（SWCNT）上,采用亚甲基绿（MG）为NADH的电化学催化剂,实现乙醇的生物电化学催化氧化,制备了生物燃料电池ADH/MG/SWCNT/GC的电极（阳极）. 同时,将胆红素氧化酶固定于单壁碳纳米管上,通过其直接电子转移,实现了氧气的生物电化学催化还原,制得生物燃料电池的BOD/SWCNT/GC阴极. 据此构筑了全酶型的无膜生物燃料电池,在空气饱和40 mmol·L^-1乙醇磷酸缓冲溶液中该电池开路电压为0.53 V,最大输出功率密度为11 μW·cm^-2. 以商品化伏特酒作为燃料,该生物燃料电池最大输出功率为3.7 μW·cm^-2.     

纤维素乙醇产业化

由于能发挥缓解能源紧张、减少环境污染、促进农村发展等重要作用,利用年产量巨大的植物纤维资源,生产可再生性液体替代燃料乙醇的技术受到了巨大的关注,成为工业生物技术的研究热点.酶法生产纤维素乙醇面临多种困难:纤维素原料比重轻,收集运输不便;原料结构复杂,需要深度预处理;纤维素酶系的酶解效率有待提高;半纤维素中的木糖难以发酵转化为乙醇等.经过多年研究,新技术已经取得重大进展,开始接近实用化.紧迫的社会需求正在迫使国内外政府和企业界大量投资,开展纤维素乙醇的中试研究和试生产,力求在短时期内克服上述难点,尽快实现产业化.充分利用植物纤维资源中的多种组分,联合生产乙醇和部分高值产品的生物精练技术,是实现纤维素乙醇产业化的重要突破口和必然途径.玉米芯生物精练生产乙醇和木糖相关产品的技术正在进行产业化.本文综述了纤维素乙醇产业化的研究进展并做了展望.     

纤维素乙醇产业化

由于能发挥缓解能源紧张、减少环境污染、促进农村发展等重要作用,利用年产量巨大的植物纤维资源,生产可再生性液体替代燃料乙醇的技术受到了巨大的关注,成为工业生物技术的研究热点。酶法生产纤维素乙醇面临多种困难:纤维素原料比重轻,收集运输不便;原料结构复杂,需要深度预处理;纤维素酶系的酶解效率有待提高;半纤维素中的木糖难以发酵转化为乙醇等。经过多年研究,新技术已经取得重大进展,开始接近实用化。紧迫的社会需求正在迫使国内外政府和企业界大量投资,开展纤维素乙醇的中试研究和试生产,力求在短时期内克服上述难点,尽快实现产业化。充分利用植物纤维资源中的多种组分,联合生产乙醇和部分高值产品的生物精练技术,是实现纤维素乙醇产业化的重要突破口和必然途径。玉米芯生物精练生产乙醇和木糖相关产品的技术正在进行产业化。本文综述了纤维素乙醇产业化的研究进展并做了展望。     

Determination of Ethanol Based on Polarographic Catalytic Current of Sulfate Radical Anion Using Ethanol as Catalyst

ABSTRACT

A new method for the determination of ethanol is proposed based on the catalytic current of sulfate radical anion SO₄ ^?. In 0.1 mol/L KH₂PO₄–Na₂HPO₄ buffer (pH5.6±0.1)–1.6×10^?2 mol/L K₂S₂O₈ solution, the first order derivative peak current is proportional to ethanol concentration in the range of 1×10^?4～9×10^?4 (r = 0.9998). The limit of detection is 6×10^?5 mol/L. The proposed method is applied to determine ethanol directly content in ardent spirits. The fundamental principle of the proposed method is that ethanol is oxidized by sulfate radical anion SO₄ ^? electrogenerated on the electrode surface to ethanol α-radical, and the reduction of the ethanol α-radical produces a polarographic reduction wave.     

拉曼光谱同时测定乙醇与葡萄糖的方法研究

以共焦拉曼光谱技术为基础,结合96孔板,对比利用一元线性回归法、多元线性回归法、主成分回归法和偏最小二乘法建立定量分析模型,探索同时定量检测乙醇和葡萄糖的快捷方法。对同一组乙醇和葡萄糖混合标准溶液进行定量检测,并用木薯淀粉发酵液进一步验证。结果表明,偏最小二乘法定量结果的平均标准误差(SE)为0.179,平均相对标准偏差(RSD)为0.029,结合二阶导数后分别降至0.106和0.021,说明偏最小二乘法具有良好的紧密度和稳定性;t检验表明,在置信度为95%的条件下,实测值与标准值间不存在显著性差异。研究表明基于拉曼光谱技术的偏最小二乘回归定量方法,能满足实验和生产对乙醇和葡萄糖检测精度的要求,可用于乙醇和葡萄糖相关成分的同时快速检测。     

Electrocatalytic Oxidation of Ethanol on Electrodcposited Palladium Electrode

Therearemanyinvestigationsabouttheelectrocatalyticoxldationofethanolontheelectrodeofplatinunlelectrode'-'.whicharemainlyinacidmedium.However.tothebestknowledgeoftheauthor.therearenoinvestigationsabouttheoxidatiollofethanolonpalladiumelectrode.letaloneonPd/GCelectrodepreparedbyelectrodeposition.Accordingtotheexperimentalresultsinthispaper,Pd/GCelectrodeismoreelectroactivetotheoxidationofethanolthantothatofmethanolinalkalinemedium(e.g.inI.0mol/LNaOH).basedontheiroxidationpeakpotentialswhicha…     

乙醇微生物电极的研制及应用

用ＰＡＶ、纤维素等材料将从土壤分离得到的一株好氧乙醇菌包埋制，备的微生物膜与极谱型氧电极结合，制成乙醇微生物电极，其线性范围为０．３－１２．０ｍｇ／Ｌ，响应时间小于５ｍｉｎ，测定的最适宜ＰＨ为６．４－７．３，电极连续全用三个月信号基本稳定。     

乙醇催化制氢研究进展*

氢是未来理想的清洁能源之一,燃料电池特别是燃料电池电动车的发展对氢源和制氢方法提出了新的要求,从乙醇催化制氢已经受到普遍关注。本文对乙醇催化制氢发展的最新研究进展进行了比较详细的综述和讨论。     

铜基催化剂上乙醇还原Nox的研究

铜基催化剂上乙醇还原Nox的研究;铜基催化剂;乙醇;Nox     

纤维素制取乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一。以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程。本文介绍了纤维素生产燃料乙醇的原理及工艺过程,同时讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,分析了过程的经济性,最后介绍了国内外的应用现状,展望了纤维素生产燃料乙醇的产业化前景。     

纤维素制取乙醇技术

以纤维素为原料生产燃料乙醇由于其原料来源广泛及环保效益良好而被认为是最有前景的生产燃料乙醇的方法之一.以纤维素为原料生产乙醇主要包括水解和发酵两个转化过程.本文介绍了纤维素生产燃料乙醇的原理及工艺过程,同时讨论了各工艺过程需要解决的关键技术问题,分析了过程的经济性,最后介绍了国内外的应用现状,展望了纤维素生产燃料乙醇的产业化前景.