海水电解面临的挑战与机遇：含氯电化学中先进材料研究进展

氢气是一种清洁高效的能源载体,通过海水电解规模化制备氢气能够为应对全球能源挑战提供新的机遇。然而,缺乏高活性、高选择性和高稳定性的理想电极材料是在腐蚀性海水中连续电解过程的一个巨大挑战。为了缓解这一困境,需要从基础理论和实际应用两方面对材料进行深入研究。近年来,人们围绕电极材料的催化活性、选择性和耐腐蚀性进行了大量的探索。本文重点总结了高选择性和强耐腐蚀性材料的设计合成与作用机制。其中详细介绍了多种电极材料(如多金属氧化物、Ni/Fe/Co基复合材料、氧化锰包覆异质结构等)对氧气生成选择性的研究进展;系统论述了各种材料的抗腐蚀工程研究成果,主要讨论了本征抗腐蚀材料、外防护涂层和原位产生抗腐蚀物种三种情况。此外,提出了海水电解过程中存在的挑战和潜在的机遇。先进纳米材料的设计有望为解决海水电解中的氯化学问题提供新思路。     

离子色谱法检测海水中常见阴离子的前处理法研究——电解银电极法

提出一种采用电解银电极降低海水中大量Cl 的浓度的前处理法 ,以便海水中微量的Br ,NO3 以及SO4 2 可以采用快速、灵敏的离子色谱法检测 .该前处理方法简单 ,快速 ,所测量的离子回收率均在 95%以上     

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。     

“绿氢”工业化碱性催化剂研究现状及未来展望

电解水制氢技术的发展对于加快实现全球碳中和目标具有重要意义。然而,碱性介质中缓慢的析氢/析氧反应动力学过程目前是阻碍该技术发展的瓶颈问题。基于此,本文首先综述了碱性环境下析氢反应与析氧反应不同的动力学理论机制,总结了针对改善动力学反应过程的理论设计策略。随后,介绍了目前电解水催化剂的设计理念及方向。对新兴的“绿氢”技术而言,探索在高电流密度下高性能电催化剂对这项技术在工业化应用推广中起着核心作用。同时,大规模合成策略是辅助合成工业电极的关键技术。进一步,我们在推进“绿氢”工业化应用的基础上总结了目前常用三种电解槽,介绍了目前电解槽设计的局限性及对应解决方案。总之,深入研究适用于碱性环境中的工业电催化剂、商业膜或电解槽的设计,提高对工业设计原则的理解,对于获得效率更高、安全性更高、实用性更强的工业电解槽具有重要意义。     

关于超电势和电解压的教学讨论

分析了现有物理化学教材中关于电解池电极极化曲线和电解曲线图形表述的不足。以1.0 mol?L~(-1)KOH和0.50 mol?L~(-1)H_2SO_4为电解液,实测了用Pt电极电解水的电解曲线,对水在低电压和高电压区间的电解曲线进行了讨论,就观察到的关键实验现象进行了原因分析,这些结果有助于人们更深刻和更全面地理解电解过程。提出了在物理化学教学中应有的电解池电极极化曲线和电解曲线表现形式,以助益教学。     

光热材料在海水淡化领域的近期研究进展与展望

太阳能水蒸发系统成本低、能效高,对缓解能源危机、减少水污染、促进海水淡化具有重要意义.然而,太阳能驱动水蒸发的自然机制往往受到低蒸发率和吸收光谱范围小的影响.其中,局部加热并限制热损失的界面水蒸发策略被广泛认可并作为高性能、可持续的太阳能蒸汽产生的有效途径.随着太阳能水蒸发技术的不断发展,制备绿色、高效的光热材料已成为研究热点.根据光热材料的种类将其划分为:金属材料、半导体材料、碳基材料以及聚合物材料,详细阐述了不同材料的光热转换机制并总结近年来光热材料在海水淡化领域的研究现状及进展;讨论了潜在的光热候选材料,对其未来发展做出了展望.旨在为海水淡化领域中高效光热材料的合理设计和开发提供可行方案,对今后光热材料的发展具有总结和指导意义.     

高中化学教材中“电解饱和食盐水”的对比分析及教学建议

对人教版、鲁科版、苏教版等3种版本教材中有关电解饱和食盐水的内容进行比较分析,系统地从宏观和微观角度阐明电解饱和食盐水的化学本质。研究结果有助于深化对电解饱和食盐水及氯碱工业的科学性认识,进一步为多种教材的综合利用和教师教学设计提供必要的理论依据。     

海水分析实验和调查数据处理软件的开发研制

1　研制该软件的背景和意义　　伴随着海洋世纪的到来 ,人们对海洋的调查、研究和开发变得越来越频繁和深入。海洋化学是海洋科学的一个组成部分。迅速、准确、详实的海洋化学数据资料是探究海洋运动规律和对海洋进行开发利用的重要参考资料。海水分析化学的数据直接关系到海洋环境的保护、海洋生物和渔业资源利用等重要领域。　　海水分析实验和调查数据处理软件是根据海水分析化学教学和实习的实际需要开发研制的。《海水分析化学》课程是海洋化学专业的必修专业课。除了理论课外 ,还有专业实验课和出海实习调查。过去无论是在教学实验中 …     

利用导电涂膜直接电解海水法防护生物腐蚀1模拟和测量技术

基于电化 学微探针 和微弱 信号检测 技术, 采用 四电 极体 系、双恒 电 位仪、锁相 相 关测定系统 以及三维 微调装 置建立模 拟和测量 系统,将 首次实 现对利 用导 电涂 膜直 接电 解海 水法 防护生物腐 蚀中微 米尺度内 痕量 Ｃｌ Ｏ － 浓度 的测量．本 文报道 了模拟和 测量实验 的阶段 性进展．     

Amorphous Co-Mo-B Film: A High-Active Electrocatalyst for Hydrogen Generation in Alkaline Seawater

The development of efficient electrochemical seawater splitting catalysts for large-scale hydrogen production is of great importance. In this work, we report an amorphous Co-Mo-B film on Ni foam (Co-Mo-B/NF) via a facile one-step electrodeposition process. Such amorphous Co-Mo-B/NF possesses superior activity with a small overpotential of 199 mV at 100 mA cm⁻² for a hydrogen evolution reaction in alkaline seawater. Notably, Co-Mo-B/NF also maintains excellent stability for at least 24 h under alkaline seawater electrolysis.     

Structural Evolution of Pt,Au and Cu Anodes by Electrolysis up to Contact Glow Discharge Electrolysis in Alkaline Electrolytes**

Applying a voltage to metal electrodes in contact with aqueous electrolytes results in the electrolysis of water at voltages above the decomposition voltage and plasma formation in the electrolyte at much higher voltages referred to as contact glow discharge electrolysis (CGDE). While several studies explore parameters that lead to changes in the I–U characteristics in this voltage range, little is known about the evolution of the structural properties of the electrodes. Here we study this aspect on materials essential to electrocatalysis, namely Pt, Au, and Cu. The stationary I–U characteristics are almost identical for all electrodes. Detailed structural characterization by optical microscopy, scanning electron microscopy, and electrochemical approaches reveal that Pt is stable during electrolysis and CGDE, while Au and Cu exhibit a voltage-dependent oxide formation. More importantly, oxides are reduced when the Au and Cu electrodes are kept in the electrolysis solution after electrolysis. We suspect that H₂O₂ (formed during electrolysis) is responsible for the oxide reduction. The reduced oxides (which are also accessible via electrochemical reduction) form a porous film, representing a possible new class of materials in energy storage and conversion studies.     

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...     

镍铁电池的工业应用及最新研究进展

镍铁电池具有安全环保、成本低廉和使用寿命长等优点,广泛应用于电网储能、备用电源等领域。 此外,镍铁电池在电动汽车领域也表现出了良好的应用前景,受到许多国家的关注。 本文介绍了镍铁电池的原理和结构设计。 结合目前国内外镍铁电池的研发情况,概述了镍铁电池的综合性能和应用概况,重点围绕铁负极的问题,阐述了镍铁电池的研究现状与发展方向。     

基于铁、钴、镍金属磷化物纳米催化剂的碱性条件下电解水制氢的研究进展

过渡金属磷化物(TMPs)因其导电性好、稳定性高而被广泛认为是电解水析氢反应(HER)的优异电催化材料。 本文主要围绕基于过渡金属Ni、Co、Fe磷化物纳米材料的合成、表征、以及在碱性介质中的电催化HER性能等方面展开。 从中得出结论,在一定范围内,TMPs体系中富磷相越多,其在碱性电解液中的HER活性越高。 为以后的研究提供了方向。     

TiO2纳米管修饰镍电极及其光催化辅助电解水制氢性能研究

本文通过水热法制备二氧化钛纳米管(TiO2NT),并用制备的TiO2NT对碱性电解水制氢装置的镍片阳极进行修饰,在电解水的基础上,通过光催化与电解过程的耦合,提出并实现了光催化辅助电解水制氢过程。通过XRD、UV-Vis、FE-SEM、AFM和光催化辅助电解水制氢等方法对试样的结构和性能进行了表征和测试。结果表明,在紫外光照条件下,用TiO2NT修饰镍片阳极的光催化辅助电解水过程的产氢速率比单纯电解水提高了61%。     

Methanol Oxidation at Platinum in Alkaline Media: A Study of the Effects of Hydroxide Concentration and of Mass Transport

The hydroxide ion concentration dependence of the methanol oxidation reaction at Pt was studied using microelectrode voltammetry and rotating disk electrode voltammetry. Both methods suggest that the rate of methanol oxidation is limited by hydroxide mass transport at low hydroxide concentrations, while it is inhibited by hydroxide adsorption at high concentrations. It was possible to shift from the transport-limited regime to the inhibitory regime by varying the bulk concentration of hydroxide or by varying mass transport to the electrode. Rotating ring-disk electrode voltammetry was employed to qualitatively assess changes in the diffusion layer pH. The results indicated a decrease in the surface pH during methanol oxidation, as expected, but also that the pH reached a steady state during hydroxide transport limited methanol oxidation.