降低水电解中阳极析氧过电位的研究进展

综述了通过降低阳极析氧过电位来减少碱性水电解制氢能耗的研究进展。降低水电解中阳极析氧过电位的方法主要有阳极表面修饰法和添加剂法。添加剂法简单易行,并显示出了降低水电解能耗的较大潜力。

镍铁基高效碱性析氧电催化剂的研究进展

析氧反应(OER)是电解水实现清洁能源生产和高效储能的重要电化学反应。镍铁基材料因其具有资源丰富、价格低廉、催化活性高及稳定性好等特点,在OER电催化领域具有潜在的应用价值,受到科研人员的广泛关注。本文综述了纳米镍铁基OER电催化剂的合成方法、化学性质和催化性能等方面的最新进展,包括层状双氢氧化物(LDH)、氧化物/氢氧化物氧、硫(硒)化物、氮化物以及碳复合物,并对镍铁基OER电催化剂进行了总结和展望。

Pb·Ag阳极涂层制备及其电催化析氧性能

基于提升湿法冶金中Pb-Ag阳极析氧活性、降低析氧过电位的目的,通过电镀技术在室温条件下制备了一系列不同涂层的Pb-Ag阳极。采用X射线衍射和扫描电镜对涂层的晶体结构和表面形貌进行了表征。并运用线性扫描(LSV)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)技术分析比较了不同阳极涂层的电化学性质。研究表明,加入Mn2+、Co3+可促进阳极析氧反应的动力学过程,其中加入Mn2+的作用强于Co3+;同时加入Mn2+和Co3+的电极比单独加入Mn2+或Co3+离子的电极对析氧反应的促进更明显,说明具有双复合涂层(PbO2/MnO2/Co3O4)的铅基阳极最能有效促进氧气的析出,降低铅基阳极板的析氧电位。

重稀土元素对氢氧化镍电极高温性能的影响

研究了在覆钴球镍中低量添加重稀土元素对镍电极性能的影响。结果表明,60℃时添加1%(原子分数)重稀土的镍电极的1C充放电效率比无添加剂的镍电极有所提高;重稀土氧化物的添加对镍电极的常温高倍率放电性能有一定的负面影响;在常温时,重稀土氧化物的加入增大镍电极氧化-还原反应的电位差,从而增大电极反应的不可逆性,其中添加氧化铥与氧化镥的电极最为明显;在60℃时,添加重稀土氧化物的镍电极的氧化峰与析氧峰区别明显,且镍电极的氧化峰电位与析氧电位普遍负移,还原峰电位普遍正移,显著提高镍电极在高温下的析氧过电位以及可逆性。

高氧超电极在电解法生产氯酸盐中的应用

制备了 3种氧化物涂层电极 ,分析了涂层物相组成、涂层形貌 ,测定了电极的电化学性能 ,研究了这些电极在电解法生产氯酸盐中的应用。结果表明 :钌锡锑氧化物涂层电极具有较低析氯电位、较高析氧电位 ,电解NaCl溶液生产NaClO3

电催化氧化处理高盐废水

针对电催化氧化技术处理含盐废水具有氧化能力强、设备简单、无二次污染等特点,本文采用不同材料的电催化阳极对湿法冶金产生的含有机物高盐废水处理情况进行了对比分析,结果表明:不同材料的阳极析氧过电位次序为Ti/Ta_(2)O_(5)-IrO_(2)电极>石墨电极>Ti/RuO_(2)-IrO_(2)电极;三种电极处理高盐废水的COD去除效率分别为62.0%,43.7%,49.6%;COD去除能耗分别为16.7、61.7及41.5 W·h/mg。处理后的废水虽仍含有一定浓度COD,但对后续硫酸钠蒸发结晶负面影响显著减小。

“海胆状”Fe-Cu-Ni合金催化剂制备及析氧性能

采用快速电沉积法制备了成分均匀、形貌均一且具有高析氧活性和耐久性的"海胆状"Fe-Cu-Ni多元合金.在0.1 mol/L KOH溶液中该多元合金催化剂具有较高的反应动力学速率和反应活性,其析氧过电位为230m V,塔菲尔斜率为99.9 m V/dec,活性为3.781 m A/cm~2.同时,经长时间I-t耐久性测试发现,该合金在经过25 000 s循环后,其活性仍可保持在0.507 m A/cm~2.该研究可为析氧三元合金催化剂的制备调控提供可借鉴的理论和实验依据.

镍基化合物析氧催化电极的研究进展

氢能是一种清洁、高效、安全的可持续的绿色能源。电解水制氢将成为未来氢能源的核心技术,具有很大的应用发展前景。析氧催化电极作为电解水制氢的关键材料,是影响其研究发展的重要因素之一。镍基化合物作为析氧催化电极,具有资源丰富、价格低廉、析氧过电位低的特性,在碱性电解水中有着极大的应用研究价值。本文对镍基化合物析氧催化电极的研究现状进行了综述,并指出了析氧电极的研究发展方向。

新型钛基PbO_2电极的制备及电催化性能研究

采用电沉积法制备分别掺杂了Bi,La和Ni的3种钛基PbO2电极,通过酸性嫩黄模拟废水的脱色率比较不同金属掺杂对电极性能的影响.并利用循环伏安法(CV)和扫描电镜(SEM),分别对掺Ni二氧化铅电极和普通二氧化铅电极进行表征,发现提高电极析氧电位和改变电极表面晶粒分布是Ni修饰电极比未修饰电极催化效果提高的主要原因.

Lu_2O_3对球形Ni(OH)_2高温充放电性能的影响

为了改善镍电极的高温充电效率,采用机械混合的方式将球形Ni(OH)2与不同比例的Lu2O3混合后制成粘结式镍正极。充放电测试、循环伏安和XRD等实验结果表明,掺杂Lu2O3后镍电极的析氧过电位明显提高,高温充电效率得到了很大改善,在充电后的电极中βNiOOH生成;而且Lu2O3的掺杂比例对镍电极的高温性能在不同的充放电倍率下有不同程度的影响,3.5%是最好的掺杂比例,掺杂对高温小电流充电效率的改善作用要大于高温大电流充电。

锡含量对电积铜用Pb-Ca-Sn合金阳极电化学性能的影响

交叉轧制的合金材料各向异性明显减小,性能较好,目前将其用作电积铜阳极并对其耐蚀性能进行研究的报道较少。采用恒电流极化曲线、循环伏安曲线、交流阻抗曲线、X射线衍射、扫描电镜等测试手段研究了不同Sn含量交叉轧制8次的Pb-Ca-Sn合金的性能。结果表明:随着Sn含量的增加,合金的耐腐蚀性和导电性逐渐增加,析氧过电位逐渐降低,其中Pb-Ca-(1.20%)Sn合金的综合性能最好。

制备温度和电流密度对不锈钢基PbO_2电极电化学性能的影响

在不同温度和电流密度的条件下,制备不锈钢基PbO2电极,分析了电极的析氧曲线及析氧动力学参数,进而考察了温度和电流密度对PbO2电极节能性和电催化活性的影响。结果表明:温度为80℃,电流密度为30mA/cm2时,制备的电极成分稳定,重现性好,可有效降低槽电压,电催化活性良好;在小电流密度下的主要产物为β-PbO2,大电流密度下生成部分α-PbO2;与传统的铅基阳极材料相比,该PbO2电极节能性和催化活性均有较大程度的提高。

电沉积α-PbO_2和β-PbO_2镀层的热力学分析

根据热力学数据,通过计算绘制出Pb-H_2O系E-pH图,分析了酸性和碱性条件下电沉积二氧化铅的可行性。研究表明:温度对碱性电沉积二氧化铅电位的影响比酸性的大。在酸性镀液中,提高氧的超电位抑制氧气的析出,可得到较均匀的二氧化铅镀层;在碱性条件下,减小电流密度或降低一定的槽电压能得到光滑致密的镀层。物相分析证实,碱性电沉积二氧化铅的镀层为α-PbO_2,酸性电沉积二氧化铅的镀层为β-PbO_2。

β-PbO_2电镀液中Fe^(3+)含量对PbO_2电极电化学行为及性能的影响

为了探讨低成本高稳定性钛基二氧化铅电极的制备工艺,研究该电极在锌电积液中的电化学性能,在制备β-PbO_2镀层的溶液中加入了有助于镀液稳定的主盐成分Fe^(3+)且使其不被消耗。使用扫描电镜(SEM)研究了β-PbO_2镀层的表面形貌,使用X射线衍射仪(XRD)分析了镀层的晶体物相组成,采用强化寿命测试和热震试验法研究了PbO_2电极的稳定性;在含不同浓度Mn^(2+)锌电解液中,通过阳极极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)研究了PbO_2电极的电化学行为。结果表明:镀液中掺杂Fe^(3+)获得的β-PbO_2镀层表面均匀致密,不存在明显的铁氧化物;当锌电解液中Mn^(2+)浓度为4 g/L时,PbO_2电极表现出了最优的电催化活性。

粉末压制Pb-Ag-PbO_(2)阳极的电化学性能（英文）

采用粉末压制方法制备Pb–Ag–PbO2阳极,其中,β-PbO2的质量分数分别为1%,2%,3%,4%和5%。在硫酸电解液中测试恒电流极化、塔菲尔和阳极极化曲线。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪分别观察和测试恒电流极化后阳极表面的形貌和相成分。研究结果表明,β-PbO2能提高阳极表面氧化层的电催化活性;含3%β-PbO2(质量分数)的阳极具有最低的析氧过电位和最好的抗腐蚀性能;随着β-PbO2含量的增加,阳极表面的形貌从规则晶体转变到无定型状态。

Cl^-对Pb-0.1%Ca-1.5%Sn阳极在硫酸锌溶液中电化学性能的影响

采用失重法、恒电流极化、EIS、CV和CP等方式研究了不同Cl^-浓度下Pb-0.1%Ca-1.5%Sn阳极的析氧行为和腐蚀行为。研究表明,在电解过程中引入Cl^-,多出现了一个氧化峰(Cl^-→Cl_2)。随着Cl-的加入,阳极的析氧过电位先升高后降低,自腐蚀电流先升高后降低,腐蚀速率也先增大后降低。恒电流极化12h后,阳极表面主要由PbO_2、PbSO_4和PbO·PbSO_4组成。Cl-也可以抑制恒电流极化条件下PbO·PbSO_4的生成,促进PbO_2和PbSO_4的生成,加速阳极的腐蚀。

非真空热压烧结Pb-Co阳极的电化学性能和微观结构

为制备一种低析氧电位、低腐蚀速率且低成本的Pb基合金阳极,采用非真空热压烧结工艺在温度分别为280,300℃和轴向压力为800 MPa的条件下制备了Pb-1%Co,Pb-2%Co和Pb-3%Co阳极材料,通过Tafel曲线、循环伏安曲线、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等分析了这6种阳极材料极化48 h后的电化学性能和微观结构。结果表明:随着Co含量的增大,Pb-Co阳极的析氧电位降低,随烧结温度升高,Pb-Co阳极的析氧电位增大; Co含量相同时烧结温度为280℃制备的Pb-Co阳极比300℃制备的Pb-Co阳极具有较低的析氧过电位和更大的表观交流电流密度,说明烧结温度为280℃时更容易发生阳极反应;当Co含量增大到3%时,Pb-Co阳极极化48 h后表面会发生钝化反应;随着Co含量的增大,阳极极化48 h后的Pb-Co阳极膜晶粒尺寸减小,结构更加致密。

通过电解副产物计算阴极电流效率

指出电解食盐水时可能发生的几种副反应,分析其对电流效率的影响,介绍利用副反应产物计算阴极电流效率的公式及其应用。通过计算,提出要提高电流效率,一方面要提高阳极的析氧过电位,另一方面要提高膜的选择性。

三维泡沫石墨烯负载磷酸钴盐(Co-Pi)和硼酸钴盐(Co-Bi)高效电催化分解水析氧性能

氢能源是一种理想的绿色能源，电催化分解水制氧具有很好的发展前景．水分解的过程包含析氢和析氧2个半反虚，其中析氧过程更为困难，要经历一个复杂的电质耦合（proton-coulped electron transfer, PCET）过程，过电位更高，消耗更多的能量，为电解水制氢的瓶颈．为此，寻找一种能够有效降低析氧过电位的析氧催化剂至关重要．自然界中，绿色植物能够通过光合作用，在比较温和的条件下将H2O分解得到氧气，主要是由于光系统II中的析氧活性中心（oxygen evolving complex，OEC）Mn4CaO4团簇蛋白的作用．模拟光合作用分解水析氧制氢是一个很有前景、极具挑战性的课题．