热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统耦合特性

为了减少工业烟气中余热与CO_(2)的排放,本文提出了热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统(TRBCO_(2)RR)。该系统通过串联多个非水系热再生电池(thermally regenerative battery,TRB)构建电堆,并将其用于驱动CO_(2)电化学还原(electrochemical reduction of CO_(2),CO_(2)RR)。本文研究了CO_(2)电化学还原特性、非水系TRB电堆性能及非水系TRB-CO_(2)RR系统耦合特性。研究结果表明,碳纸负载纳米银多孔电极上催化剂分布较为均匀,在-1.8V电位下(对应的槽电压为5.1V)表现出最佳的电化学还原CO_(2)性能,其CO法拉第效率达到了最佳值78.7%。为此,构建了6个子电池的串联电堆,开路电压达到7.2V左右,最大功率为235mW,在34min内放电相对稳定。运行非水系TRB-CO_(2)RR耦合系统后,电堆未出现反极现象,CO法拉第效率(73.1%)接近稳定电源所获得的最佳值。未来研究可通过优化催化剂和电堆设计,有望进一步提高耦合系统CO_(2)RR转化效率。

电化学反应性捕集CO_(2)研究进展与挑战

CO_(2)捕集是控制温室气体排放的关键技术之一,电化学CO_(2)还原是关闭人工碳循环的有效途径,但CO_(2)捕集和电化学CO_(2)还原过程均为能源密集型过程。过去的研究将两者视为相互独立的技术和科学领域进行发展。通过直接电解捕集介质(如胺基富液和碳酸氢盐),将上游的碳捕集和下游的电化学还原过程进行集成耦合,可以避免高能耗的捕获介质再生和CO_(2)释放环节,避免CO_(2)的运输和存储操作,降低整体工艺的运行成本,提升整个碳循环的能量效率和经济效益,为节约能源和经济高效地捕集利用CO_(2)提供了一个潜在的解决方案。总结了目前电化学反应性捕集CO_(2)的研究进展,论述了在电极和电解质方面取得的成果,讨论了影响集成电解效率的限制因素,并分析了各类因素的潜在影响机制和可能的反应路径。最后,强调了直接电化学还原捕集介质领域的主要挑战和机遇,并对未来耦合碳捕集与电化学利用过程的发展进行展望。

高温熔盐中氧化物乏燃料的电化学还原研究进展

干法后处理流程可应用于快堆乏燃料后处理。由美国开发的熔盐电解精炼流程是目前最具应用前景的干法后处理流程之一。为了将电解精炼流程应用于氧化物乏燃料后处理,需要将氧化物乏燃料转化为金属。目前电化学还原是应用最广的氧化物乏燃料还原方法,但是该过程仍然存在亟待解决的关键科学与技术问题。本文针对氧化物乏燃料电化学还原研究进展进行综合阐述,主要包括过程简介、研究现状及电化学还原机理等几个方面。

金属腐蚀速率监测方法——电化学还原法与称重法对比研究

金属腐蚀速率是表征/评价其环境适应性的重要方法之一,可靠、便捷的评估方式可对金属设备服役环境的腐蚀严酷程度进行有效评估,摸清设备运行存在的主要问题,并基于电器设备实际服役工况数据采取有针对性的防护措施。本文主要利用称重法和电化学还原法同步监测二氧化硫环境下金属腐蚀速率,对比分析两种方法的优缺点。结果发现,电化学还原法获得的腐蚀速率数据具有较好的归一性,且数据规律性强,均是随着投放时间及二氧化硫浓度增大而增加。而挂片称重法数据略显杂乱,可能是由于腐蚀时间较短,腐蚀产物较少,称重法难以准确测量。两种方法获得的数据对比发现,部分数据具有良好的相关性,电化学还原法数据几乎均大于称重法获得的数据。通过对测试方法以及数据分析结果综合考虑,建议长时间挂片选择失重法,短时间选择电化学还原法。

电极与电流对间接电化学还原靛蓝染色和电流效率的影响

在硫酸铁-三乙醇胺的氢氧化钠溶液电化学体系中,研究了靛蓝还原染色工艺及其与电流效率的关系,讨论了电化学还原过程中电流大小、电极比表面积和电极材料等对染色K/S值及电流效率的影响。优化的工艺为:三乙醇胺30g/L,氢氧化钠20g/L,硫酸铁10g/L,180目镍电极,恒定电流1A。在该条件下,染色效果最优,电流效率最大。电流效率与电极的比表面积成正比。

不同传质方式对电化学氧化垃圾渗滤液的效率分析

研究了不同传质方式对高氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化效率,重点考察了高压水喷射电极板、曝气、搅拌及不搅拌4种传质方式对电解过程中的电解速率、电流效率、能耗的影响。结果表明,传质方式不同对电解过程中氨氮及COD的去除影响明显。其中,高压水喷射电极板方式具有高的电解速率、电流效率以及低的能耗,在电解6 h的过程中电解速率为7.41 mg/(L.min),电流效率为48%,电解氨氮能耗为0.11 kWh/g。不同传质方式具有不同的传质系数,提高传质系数能够提高传质速率,从而提高系统的整体效率。

还原染料在石墨毡电极上的直接电化学还原

针对还原染料的直接电化学还原存在不溶性染料和电极接触不充分而难以进行的难题,以石墨毡为工作电极,采用三电极体系,研究了还原黄3RT、还原绿FFB和还原橄榄绿B的电化学行为,并探讨了温度、电压、电流、电解质和染料浓度对直接电化学还原的影响,测试了电化学还原的电流效率和转化率。实验结果表明:还原染料可在石墨毡电极上直接进行电子得失;以石墨毡作为工作电极,可有效提高染料反应速度;提高温度可显著提高电化学反应速度;电流强度和电压过大,会增强析氢副反应,进而影响染料还原速度;在60℃,-1.0 V条件下恒压电解,染料可在10~40 min内完成还原,转化率可达90%以上,电流效率在50%~60%之间。

亲油性铬络合物在表面活性剂介质中氧化还原反应速率与电化学行为关系（续完）

亲油性铬络合物在表面活性剂介质中氧化还原反应速率与电化学行为关系（续完）李巧云译图３示出了ｌｏＫｍ与（热力学驱动力）的关系，斜率为０．４８与通过马库斯（ＭａｒＣｕｓ）原理算得的０．５０符合得挺好，关于驱动力的讨论在ＳＤＳ中，在水溶液中反应也讨论过。由...

亲油性铬络合物在表面活性剂介质中氧化还原反应速率与电化学行为关系

亲油性铬络合物在表面活性剂介质中氧化还原反应速率与电化学行为关系李巧云译在用间断式分光光度测定三联吡啶钴［Ｃｏ（ｔｅｒｐｙ）ｏ］与钴（Ⅲ）系列铬合物：菲咯啉钴（Ⅲ）［Ｃｏ（ｐｈｅｎ）］，５－氯菲咯啉钴（Ⅲ）［Ｃｏ（５—ｃｌ—ｐｈｅｎ）３］３＋－金属基...

硫在疏质子介质中电化学还原机理的研究 Ⅰ.第一步氧化还原过程的研究

本文用电化学方法研究了硫在DMSO溶剂中第一步氧化还原过程的机理,发现这个过程不是一个简单的双电子过程,提出了更为合理的EEC机理,数字模拟也表明该机理是可能的.

Cu修饰的多孔碳材料高效电化学还原CO2为CO

将二氧化碳电化学还原为一氧化碳是一种实现碳循环和利用的有效途径。为了利用大量过剩的二氧化碳资源,本文制备了一种简单合成的电催化剂,以生物质壳聚糖为前体制备了含氮多孔碳基底,嵌入均匀分布的非贵金属铜纳米颗粒进行修饰,通过调节铜的负载量,达到充分利用铜金属的活性,从而在电化学二氧化碳还原过程中实现了优异的一氧化碳法拉第效率和选择性。在-0.6V vs. RHE时下,一氧化碳的最大法拉第效率(FE)为78%,并且没有其他有效产物的生成,从而一氧化碳的选择性达到了100%,电流密度为1.9mA/cm2。并且在0.1mol/L KHCO3水溶液中连续电解13h以上,一氧化碳的法拉第效率和选择性基本保持不变,制备的电极材料具有优异的稳定性。

铋/纳米洋葱碳电极的制备及其电化学还原CO_(2)性能研究

采用水热法制备Bi/MCNOs电极催化剂,通过XRD、SEM对Bi/MCNOs催化剂进行表征,考察了Bi/MCNOs电极电化学还原CO_(2)制甲酸的性能。结果表明,在水热过程中,MCNOs成功负载到Bi上,Bi/MCNOs具有更小的球状结构。Bi/MCNOs电极电化学活性表面积为Bi电极的3.4倍。Bi/MCNOs电极的电流密度是Bi电极的4倍,且具有更正的起峰电位。通过对KHCO_(3)电解液浓度、还原电位对电化学还原CO_(2)制甲酸的分析可知,KHCO_(3)电解液浓度为0.5 mol/L、电势为-1.6 V vs.Ag/AgCl时,电化学还原CO_(2)效果最好,具有较高的电流效率。由此可见,Bi/MCNOs电极具有更高的活性,可有效提高电化学还原CO_(2)的催化效果。

席夫碱自组装单分子膜的电化学行为

利用自组装技术将席夫碱硫醇衍生物在金表面形成自组装单分子膜,并初步研究了此自组装单分子膜的电化学行为,发现该席夫碱分子在0.1mol·L-1的KCl溶液中具有电化学不可逆氧化还原行为,且随着自组装时间的增加表观电极反应速率常数值显著减小,最后减小为0,并对此进行了解释.

NaCl-KCl熔盐体系中AlF_3氟化Tb_4O_7电化学制备Al-Tb合金（英文）

在NaCl-KCl-Tb_4O_7-AlF_3体系中为了制备Al-Tb合金,首先对熔盐中的上清液和沉淀物进行了分析,X射线衍射(XRD)结果确定了Tb_4O_7能被AlF_3氟化生成TbF_3。采用一系列的电化学方法对NaCl-KCl-AlF_3-Tb_4O_7体系在Mo电极上的电化学行为进行了研究。循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法的研究结果表明T b(III)在预先沉积的Al电极上发生欠电位沉积。在不同条件下进行恒电流电解制备了Al-Tb合金,并对所得合金样品进行XRD和扫描电镜-能量散射谱(SEM-EDS)表征。结果表明在-2.5A进行恒电流电解得到的Al-Tb合金是由Al和Al_3Tb两相组成。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(ICP-AES)对实验所得沉积物的组成进行分析,研究了电解条件对合金组成和电流效率的影响。在电流强度为-1.5A进行恒电流电解2h,电流效率可达76.5%。

电沉积CdTe多晶薄膜光电化学电池的初步研究

采用电沉积工艺,在黄铜衬底上阴极电沉积多晶CdTe薄膜,并用它作为光电极,Cu_(2)S作为对电极,多硫氧化还原体系Na_(2)S+NaOH+S溶液为电解液制作光电化学电池,测量电池的Jsc、Voc和I~V特性曲线并计算了效率和填充因子FF,对影响电池效率的几种因素作了关联和讨论。

纳米硅担载提高锂-碳复合负极的电化学性能

1背景介绍金属锂作为锂离子电池负极,具有极高的比容量和极低的还原电势,也可和不含锂源的正极材料搭配做成如锂-硫,锂-氧气等电池,是发展下一代高能量密度电池的关键材料。从上个世纪七十年代开始,研究者们就开始了金属锂负极的研究1-3。然而,由于金属锂自身高的反应活性和趋于无限的体积膨胀的特点,使得金属锂会与电解液发生严重的反应,导致较低的循环库伦效率。同时,金属锂在循环过程中容易生成锂枝晶,引起电池短路,带来安全隐患。

活性炭负载Ni-N-C催化剂提升电解碳酸氢盐法拉第效率

直接电解碳酸氢盐可避免CO_(2)解吸的高耗能步骤,为将CO_(2)转化为增值化学品提供了一条具有商业前景的路径。寻找廉价、高效的电解碳酸氢盐催化剂以替代贵金属催化剂(如Ag),是一项重要的工作。本研究将Ni-N-C催化剂引入电解碳酸氢盐体系,以活性炭为碳载体制备了具有发达孔隙结构的Ni-N-C催化剂,为电解碳酸氢盐提供了丰富的催化活性位点和充足的物质传输通道。在N_(2)饱和的3.0 mol·L^(-1)KHCO_(3)溶液中,Ni-N-C催化剂在100 mA·cm^(-2)的电流密度时CO法拉第效率(FECO)为57.2%,相同条件下Ag催化剂的FECO仅为42%。本研究证明了Ni-N-C催化剂在电解碳酸氢盐体系中可以取代Ag将碳酸氢盐转化为CO。

电化学还原高压CO_(2)捕集溶液制太阳能燃料

本文突破单一考虑CO_(2)转化的局限,从CO_(2)捕集-转化-利用集成的角度提出了直接光/电化学还原高压CO_(2)捕集溶液制太阳能燃料,在捕集端避免高温条件气相CO_(2)再生步骤;在产无端利用CO_(2)和CO溶解度的巨大差异,实现零能耗气体产物分离;在转化过程中,本文建立了考虑压力的光/电化学CO_(2)还原多尺度方法.本文建立了微观第一性原理计算-介观动力学模拟-宏观输运模型耦合的多尺度模型,以基元反应参数、分电流密度作为跨接参数,以电极表面CO_(2)浓度、pH作为迭代参数,实现了多尺度模拟计算;研究了宏观压力变化对界面微环境(电极表面分子覆盖度和局域pH)的作用机制,发现分子覆盖度对CO_(2)还原反应的促进作用与局域pH对析氢反应的抑制作用相协同,实现了CO_(2)高效、高选择性转化.本文研制了直接光/电化学还原高压CO_(2)捕集溶液制太阳能燃料原理样机,太阳能制燃料效率达到16.8%,超过了文献报道的饱和CO_(2)溶液供给的太阳能制燃料系统.

3种单氯酚的电化学还原脱氯速率比较

采用电化学沉积法制备了钯/聚吡咯-十二烷基苯磺酸钠/钛(Pd/PPy-SDBS/Ti)电极,并用于2-氯酚(2-CP)、3-氯酚(3-CP)和4-氯酚(4-CP)3种同分异构体的电化学还原脱氯.探讨了电流、初始p H值和浓度对2-CP脱氯过程的影响,并在同一条件下对3种单氯酚进行了脱氯速率比较.实验结果表明:25℃、电流为5m A、p H值为2.4的条件下反应60min,100mg/L的2-CP被完全去除.根据数据进行拟合,单氯酚的反应过程符合准一级动力学,2-CP、3-CP、4-CP的电化学还原脱氯速率常数分别为6.393×10-2、6.668×10-2、6.990×10-2min-1,脱氯难易顺序为2-CP>3-CP>4-CP.