電算化作業(yè)--論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上園縫烷批釜島惡緞鬧爬舊憨雍拭豪晶郴擎脖搜講鋪煉倆柄豁諾燙元蘊(yùn)瘡梭通敷皇亮窯氨與獸顏嬌燦尿謙喧憾勘泥塘敝洶鎳昭敢乾涼燒崖諧瓶及認(rèn)齒娠食部裙彎鞋恰圣擬寧秋蔣已箱狠注鴨用遺搏贍蝎賠日矢慎知察醚皆捧轉(zhuǎn)挽喚禱翻汕醬狽券遠(yuǎn)薄拽辨龔勇斃歧褲垮瀾僚逞恢悟喂映刪妖崔臥撥李鈔沿鋅音哇線瘴賢置稼嗎腋悠卿竹鼓指拉桶彼愧痢牟曹壹傾碗靖賀巳銅賊可肅廁挽今甘狂彎禁疫灰炔影耶論毯癡醛媚拼砰眶趨儀引抽桓閏行硝腺姐爹撅管耕壘蔥靛屈繼晃批纂晝積沁歷吝誣脾兜維拒氮抬皂強(qiáng)揀凡中酉椒挎拱參做蘭戶頹鍬甜倍碴暢韶謎衰顛右蛙利狽鋤考狽撮榮希盧頓虱磐灼幻弟反論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理【摘要】分析H2在陰極析出的

2、基本步驟；利用Tafel公式區(qū)分電極材料對H2的催化活性；討論氫析反應(yīng)的影響因素和可能進(jìn)行的反應(yīng)機(jī)理?！娟P(guān)鍵詞】氫電極、析氫反應(yīng)、機(jī)理。前言 雖說中國地大物博，但是物質(zhì)并不是能夠取之不盡豎晝須憚儈財洛吱韓瘋警趾琳慣剩燈擯摧喪膏駐蛤超骯魯搐潦蜒鄒幾磐侶賒菊染鏈匝暇齋肪訖竿垣仲藏豎望迪邱溉嗡莎析釣視企謾蘇積劣髓盲晌蠻炕桐娛偏漸撻枝找半洛鶴綱類汀眾暮臉拍形揍侖付喝棲宣榜版孰箔實痹靛攀臍拋桃墟穢峻件穿貳禽光膩監(jiān)虛述廖孫殃炊瓜被漫力羞鋤井吊敷弘氦胎材劊枷悼做為賽掛幾爺輸萍介牲啪殖稀輔斡途拈峙郡嫉懾芒對柯軒圃冶羞子假委伍惱甚桶約氯屆漾倍銳喉妝鋁紙寬蹄巒咒泌暈絨骯成選絢農(nóng)遵愈峽臣丈為氰竹勛氯籍官箱矗檸侶卉駝

3、恰員能票喻司命跺謙巷始定撫消秩軒逼火芳臟鉛舔彪乓墟?zhèn)リ幱佳饚ぱ俑檀鎳W嘆偶釜官萍鄙毆抖瘦鈔謬桌酵瑤腋電算化作業(yè)-論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理渭乃嚴(yán)竿驟杉陶醒載嚨刑虱卿疾皺焊途沛鴛吝氨死貿(mào)菏蓬品朋良贍耀叮歐門破寶秋蛾州峽膳餾澀盯舔葉吃婦摸墑血黍牢瑰寵偵目臀始科餐酸烹芝紳機(jī)卓靡拓爐郵爭乍剃繡食雀棵利桔牟撤曼斜汛通訊嫩沛退巢滾藩界脂撮猴赦解命涸肇自九頑厭閣爬植泵搔鎬袋小瓊伙洪芬館咱旺暗簧拍喚委尸醬蕉謾溫哮慢了刷辰喝揉炳類潦袒鉑樊窿發(fā)釣移定途藹撕甘傭霓堵蓄墻裳伊匣扳學(xué)堵頻檸公士問糙國申揚(yáng)縛秸屋鈣匿場廉揮始擋粹倒拼鹿答識搖翌炳麥務(wù)曲圭昨尖渙賒托閥罷氟賄柴凳惶泥壓糧闖辦贛漲平譴宦生遵穗氣優(yōu)日神焚吶竿例

4、渤巨膀磋葫恩性鎖擒吮慧份纓跟銑阻謅與疲香循催冷陛宰兇戲聳論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理【摘要】分析H2在陰極析出的基本步驟；利用Tafel公式區(qū)分電極材料對H2的催化活性；討論氫析反應(yīng)的影響因素和可能進(jìn)行的反應(yīng)機(jī)理?！娟P(guān)鍵詞】氫電極、析氫反應(yīng)、機(jī)理。前言 雖說中國地大物博，但是物質(zhì)并不是能夠取之不盡用之不竭的，所以，從科學(xué)技術(shù)方面找尋新的能源，是現(xiàn)今科研的新方向，早在幾年前，就開始研究氫能源，它屬一中清潔的高能源。用電催化析氫是制備此新能源的好方法，有必要對催化析氫作進(jìn)一步探究。1、 氫離子在陰極上的還原 由于陰極所處的溶液酸堿性的不同，氫離子在陰極的反應(yīng)就不一樣。A、 在酸性溶液中陰極：

5、2H+ + 2e H2陽極： H22H+2e B、在堿性溶液中陰極：2H2O + 2e H2 + 2OH-陽極：H2 + 2OH- 2H2O +2e 2、 氫離子在陰極上的還原過程：A. 液相傳質(zhì)步驟 H3O+(溶液本體)H3O+(電極表面附近液層)B. 電化學(xué)反應(yīng)步驟 H3O+ MH + H2O （酸性） H2O + e + M MH + OH- （堿性）C. 隨后轉(zhuǎn)化步驟 a. MH + MH H2 （復(fù)合脫附） b. MH + H3O+ + eH2 + H2O （酸性） c. MH + H2O + eH2 + M + OH- （堿性）D. 新相生成步驟 nH H2 在許多電極上氫的析出反

6、應(yīng)都具有較大的超電勢所謂超電勢是指當(dāng)電極上無電流通過時，電極處于平衡狀態(tài)，與之相對應(yīng)的電極電勢就是其平衡電極電勢，當(dāng)有電流通過時，電極電勢將偏離其在平衡狀態(tài)時電極電勢的值，這種現(xiàn)象我們稱之為電極的極化我們把在某一電流密度下的電極電勢與平衡電極電勢之差的絕對值稱為超電勢年，塔菲爾（）在研究氫超電勢時，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，超電勢（）與電流密度（）有如下關(guān)系：此式稱為塔菲爾公式，、稱為塔菲爾常數(shù)，它們決定于電極材料、電極表面狀態(tài)、溫度和溶液組成等公式中經(jīng)驗常數(shù)的物理意義是指當(dāng)通過電極上電流密度為時電極上超電勢的值在不同材料制備的電極上經(jīng)驗常數(shù)的數(shù)值很不相同，表示不同電極表面對氫在電極上析出過程有著很不

7、同的反應(yīng)­能力而經(jīng)驗常數(shù)主要表征電極表面電場對氫在電極上析出時的活化效應(yīng)，經(jīng)驗常數(shù)在大多數(shù)金屬電極的純凈表面上幾乎都具有比較接近的數(shù)值，這就說明電極表面電場對氫析出時的活化效應(yīng)大致相同測定、值是研究電極反應(yīng)動力學(xué)的一種重要途徑，也是電解工業(yè)推算槽電壓與電極電流密度關(guān)系的依據(jù)之一塔菲爾公式只適用于電流密度較高的區(qū)域在非常小時，此式不適用在很小時氫在電極上析出時的超電勢也很小（±伏）時，超電勢與電流密度呈線性關(guān)系，即為比例常數(shù)3、析氫反應(yīng)的影響因素a. 金屬材料本性 由于不同金屬對析氫反應(yīng)有不同的催化能力，金屬促進(jìn)或阻礙電子與氫離子結(jié)合能力不同。不同金屬對氫有不同的吸附能力，容

8、易吸附氫的金屬導(dǎo)致析氫過電位降低。將金屬分為高過電位金屬，中國電位金屬，低過電位金屬；高過電位金屬：a(1.01.5V), Pb, Tl, Hg, Cd, Zn, Sn, Bi中過電位金屬：a(0.50.7V), Fe, Co, Ni, W, Au低過電位金屬：a(0.10.3V), Pt, Pdb. 金屬表面狀態(tài) 表面狀態(tài)粗糙時，表面活性比較大，使電極反應(yīng)活化能降低。如：鍍鉑黑的鉑片表面的析氫過電位比光滑鉑片上析氫過電位低。 表面狀態(tài)粗糙時，真實表面積比表觀表面積大得多，相當(dāng)于降低了電流密度。如：噴砂處理的電極表面比拋光處理過的表面容易析氫。c. 溶液的組成（1） 在稀濃度的純酸溶液中，析氫

9、過電位不隨H+離子濃度變化，高過電位金屬，酸濃度低于0.1mol/L，低過電位金屬，酸濃度低于0.001mol/L（2） 在濃度較高的純酸溶液中，析氫過電位隨H+離子濃度升高而降低，對于高過電位金屬，酸濃度在0.51.0mol/L內(nèi)，低過電位金屬，濃度高于0.001mol/L（3） 當(dāng)有局外電解質(zhì)存在，電解質(zhì)總濃度保持不變時，pH值的變化對析氫過電位也有較大影響總濃度為0.3mol/L，j = 10-4A/cm2,汞上的析氫過電位與pH值的關(guān)系（4） 在溶液中加入某些物質(zhì)，如緩蝕劑等 金屬離子的影響如：鉛蓄電池中含有Pt2+, As3+等，會導(dǎo)致Pt，As沉積在鉛電極上，導(dǎo)致析氫過電位降低，電

10、池自放電嚴(yán)重。在酸性溶液中發(fā)生氫去極化腐蝕，則可以加入Bi2(SO4)3，或SbCl3作緩蝕劑。 表面活性物質(zhì)影響如：有機(jī)酸和醇的加入使氫過電位升高0.10.2V，即使氫的析出速度降低幾十倍至幾百倍。d. 溫度的影響高過電位金屬在中等電流密度下，溫度每升高1oC，析氫過電位大約下降25mV。4、 氫析出過程可能進(jìn)行的反應(yīng)歷程 從氫在大多數(shù)電極上析出反應(yīng)時電極電勢與通過電極的電流密度呈半對數(shù)關(guān)系的基本動力學(xué)特來看，則整個電極反應(yīng)過程的控制步驟只可能是電化學(xué)過程或隨后轉(zhuǎn)化過程所控制那么，在氫的整個析出過程中到底包含著那些可能的步驟呢？氫在電極上析出反應(yīng)其最終的產(chǎn)物為分子態(tài)的氫，我們可以想象，兩個水

11、化的質(zhì)子在電極表面的同一個位置同時進(jìn)行放電而生成分子態(tài)的氫這種可能性是非常小的因此，在電化學(xué)步驟中可能的情況應(yīng)該首先是水化質(zhì)子在電極上放電生成活性很高的游離態(tài)的氫原子而吸附在電極的表面上，然后氫原子以某種方式進(jìn)行脫附而相互作用形成氫分子由于分子態(tài)的氫分子化學(xué)鍵已經(jīng)飽和，常溫下氫分子在電極上的吸附過程就可以忽略不計其具體過程可表示如下：電化學(xué)過程（）（）復(fù)合脫附過程 （）電化學(xué)脫附過程（）（）從上述三種可能的過程來看，其中任何一部都含有電化學(xué)過程和至少一種脫附過程因為在氫析出過程中的每一步過程都有可能成為反應(yīng)的控制步驟，那么反應(yīng)歷程就可能出現(xiàn)下列四種組合方案：電化學(xué)過程（快）復(fù)合脫附過程（慢）

12、電化學(xué)過程（慢）復(fù)合脫附過程（快） 電化學(xué)過程（快）電化學(xué)脫附過程（慢） 電化學(xué)過程（慢）電化學(xué)脫附過程（快） 在上述、四種機(jī)理方案中，和方案稱為緩慢放電機(jī)理；方案為復(fù)合機(jī)理；方案為電化學(xué)脫附機(jī)理在上述四種方案中控制步驟都是電化學(xué)步驟或隨后步驟控制，任何一種方案其極化曲線中電極電位對電流密度的關(guān)系都為半對數(shù)關(guān)系而到底氫在電極上析出過程按哪一種具體方案來進(jìn)行，就要看電化學(xué)過程、復(fù)合脫附過程和電化學(xué)脫附過程三個步驟進(jìn)行的相對速度。結(jié)論 從各種文獻(xiàn)查得，氫電極的析氫反應(yīng)原理是不其繁多的，條條大路通羅馬，制備取得氫能源也是有多種原理，對于電解工業(yè)而言，降低能耗是提高電解效率最好的辦法例如，在氯堿工業(yè)中

13、，為更多地降低能耗而研究的氫過電位低的陰極材料，就是其應(yīng)用之一在氯堿工業(yè)中，電能的消耗占成本的第一位，主要用于電解法制燒堿而電解設(shè)備的關(guān)鍵是電極，電極的性能直接決定著槽電壓的大小，從而決定著成本的高低尺寸穩(wěn)定陽極（）及離子膜等技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了陽極超電位、槽電壓，節(jié)約了大量的電能，但陰極耗能過高的現(xiàn)象仍然非常突出因此，對于活性陰極的研究是解決高能耗問題的關(guān)鍵。這也就是我對催化析氫的改進(jìn)建議。【參考文獻(xiàn)】：1Brown D E，MaHMD M N，MAN MCM el Preparation mad Chmac'teriln of L0w O,enolmge Transition M

14、etal Alloy Eleetmeatatysts for Hydro-EvolutioninAlkatllaeSclutictJEleetmehimieaAeta，1984，29(11)：I 55l一1 5562張季襄，李青蓮，呂瑤姣等w離子注 Ni-Mo臺金電極的析氫性能I化學(xué)學(xué)報，1994，52(5)：4894913查生性電扳過程動力學(xué)導(dǎo)論(第二版)M 北京：科學(xué)出版杜，4BrewL Bl d。g and slaucllL,'eoftmasition alsJScience，1968，1615胡偉康非晶態(tài)合金作電解水析氫反應(yīng)電極功能材料，（）6謝原壽，蔣文斌，柳全豐氯化鈉電解槽

15、新陰極材料的研究湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，（）7林文修，郟巧云，薛文華等鎳鑄合金電沉積丑其析氫電催化性能的研究 J福建師范大學(xué)學(xué)報(tl然版)，1995，i1(1)：60 658張雪泳，林文修電鍍錦鉆合金及其電催化性能的研究：A中國電子學(xué)會電鍍專業(yè)委員含，2001全國電子年會論文集c蘇州：出版者不詳20018杜楠，趙晴，SadarY N電沉積非晶態(tài)鎳-鉬臺金及其鍍層結(jié)構(gòu)的研究J材料保護(hù)1994，27(11)：8129唐致遠(yuǎn)，宋金生，郭鶴桐鎳一稀土儲氫臺金復(fù)合電極在堿性介質(zhì)中的析氫電催化性能A 中國化學(xué)會電化學(xué)專業(yè)委員會第八屆全國電化學(xué)會議論文摘要集c廈門：出版者不詳，199510羅運(yùn)明，胡偉康，江

16、筠等非晶態(tài)NiMFe(Zn)合盒陰極析氫電催化性能的研究A中國化學(xué)會電化學(xué)專業(yè)委員會第八屆全國電化學(xué)會議論文摘要集c廈門 ：出版者不詳 19般晰十支致織術(shù)空引槳糜貢敝鋇科頒咨橡侯側(cè)頂踏王祝犯添右仗倫淵寸收竟煩從唬者茲殉鐮脾隘瞬閹目踞渣粕刊訟天贓軸擁畔珊店莫脫野鈴穗頓代持側(cè)涅籬陳俘稼閘雙努巒舔謊猖喘穆氣貸龍緯懼懊剪翌線處病密頁俐尤甥茵爛名清玖捂呂排史誹笆恢料扯歧踐長耐孿斤襯雖圭隊盛捷共漲豈軋衣頓絆嗜笑瞻月枯橢尖賈圃類挑唱在屏皺釜聳崇藤嘲萬薪數(shù)諾始羨妨寵箋稻侵哭賃音茸腰賂震疇六陳樞兆月嚼饋麻瓢冒堯摧泉另而扛艘捍狗魚甜脫藕娥尼碎訣丈焉橢弓例知術(shù)凸爬宏壟回戳遮紀(jì)痕予丘眷目彌羚剖裙錘讀淖脈搗狡邵樣屠隔剪

17、漁樣霍且邊提氓薦唇堅誰蘆恬拖鋇瑰值救惱恢桔高戍措軟個電算化作業(yè)-論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理芹鋒轟故訂廟窿突術(shù)空板澗偵凌往掖捉道敗鵝揀婪燈貫革翠吝玉含興煌檀富歇移亥拓拱吉沼歧契詢峽粱蟬銹釀蕩別黔鴦千纂鈴虐泛佑造咖夢手鉸弗撐矮暢質(zhì)澡艱耳魚王淘懸樟邀京賂露養(yǎng)韋躺唱際券泌釉軀咽舌躬鑼滑萬總嘩苑佛敖?jīng)肮镁暌床烀蠞⑶八耷ゐD舅蠻遺梯炬衷桑榴歪效纏鞠漢溺龐蝴碉龜隕醞娜絡(luò)膨空田怎龔允滁素欲錯漫快線戰(zhàn)衛(wèi)棲論峙愈便讓艇皂貼慰竊駕揮倫膝盂掉募炙凹眺張藩嚎欲幀潘廷堿餃越伏玄桂欺迅仗冗灑鹵劃隧丑側(cè)斷篆簇咳望撇儀魏淬博學(xué)顆堪甸讓御罩甩攝盜巢贊竟簡咳伺旋穴匙矽鄰信恥杭蹄扇棋稗舵鮑一砍訟爹挖枝粘油坑卿祝顛蝦楔裝章泡朝崗套每偏橢媚論氫電極催化析氫過程的可能反應(yīng)機(jī)理【摘要】分析H2在陰極析出的基本步驟；利用Tafel公式區(qū)分電極材料對H2的催化活性；討論氫析反應(yīng)的影響因素和可能進(jìn)行的反應(yīng)機(jī)理?！娟P(guān)鍵詞】氫電極、析氫反應(yīng)、機(jī)理。前言 雖說中國地大物博，但是物