Pt颗粒负载在La0.6Sr0.4Co1-xFexO3-δ上作为高效的电解水催化剂文献综述

 2021-10-22 21:52:49

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1.引言在科技和经济急速发展的当下,人们对化石能源的需求日渐增大。

但是,由于能源利用技术的不完善以及人们环保意识的匮乏,化石燃料不完全燃烧造成的二氧化碳、氮氧化合物、硫化物等废气以及粉尘污染已经严重影响到了人们的正常生活。

因此,开发低成本、储量丰富且对环境无害的新能源系统成为众多研究者的奋斗目标[1]。

氢能因具有零污染,高效且可再生等优点,逐渐成为未来理想的新能源载体。

氢的来源多样化,制备方法多种多样,可以达到可再生循环,经过后续不同的加工,可将氢气转化为甲烷等液态燃料,满足人们对日常生产和生活的需求。

氢气目前的制备方法主要有石油裂解、煤气化和电解水。

其中,电解水制氢方法简单,操作过程简洁,利用电能分解丰富的水资源,将其转化为能量高且无污染的氢能,具有能量利用率高、制氢纯度高、可利用废电等资源并可耦合核能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源等优势,在发展氢能的过程中显得尤为重要,是一种可规模化及商业化的制氢技术,势必将对人们的生存环境产生积极重大的影响。

电催化水分解是利用催化剂将电能转化为化学能的过程,主要分为发生在阴极的析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)和发生在阳极的析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)。

总反应如下:H2OH2 1/2H2OΔG0= 237.2 kJ mol-1,ΔE0=1.23 V vs NHE碱性溶液中:阴极:2H2O 2e- H2 2 OH-; 阳极:2OH- H2O 1/2 O2 2e-;ΔE0=1.23 V vs NHE酸性溶液中:阴极:2H 2e- H2; ΔE0=0 V vs NHE阳极:H2O 1/2O2 2H 2e-HER相对于标准氢电极(RHE)的平衡电位为0。

而OER为一个复杂的四电子转移反应,涉及中间物质的吸附、脱附等过程,与HER相比,OER 所需的过电势相对较高,在标准温度和压力下(1.0atm和25℃),电解水理论分解电压,即可逆电解电压,为1.23V。

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