氫燃料電池的電極實質是什么?
2023-01-06
氫燃料電池的電極實質上是一個位于質子交換膜與氣體擴散層之間的催化劑層。而目前商業(yè)化氫燃料電池使用的催化劑主要是碳載鉑。鉑在地球上含量極少且極不均勻,這導致了氫燃料電池的成本極高。
氫燃料電池的電極實質上是一個位于質子交換膜與氣體擴散層之間的催化劑層。而目前商業(yè)化氫燃料電池使用的催化劑主要是碳載鉑。鉑在地球上含量極少且極不均勻,這導致了氫燃料電池的成本極高。
那為什么電極催化劑要用貴金屬鉑呢?能夠滿足有效催化劑必須具備以下條件:較高的機械強度,較高的導電性,低腐蝕性,高的孔隙率,高的催化活性和容易制備。在催化劑單質Pt、Pd、Ir、Rh、Au以及鉑合金Pt/C、PtMn/C、PtCr/C、PtFe/C、PtCo/C、PtNi/C中,鉑或碳載鉑對提高陰極氣體ORR的交換電流密度的效果是最好的。
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化學反應過程中,催化劑是一種能夠改變反應速率而自身不發(fā)生化學變化的物質。這種特殊的物質通過提供替代反應路徑來降低活化能,從而加速化學反應達到平衡狀態(tài)。催化劑在反應前后保持化學組成不變,理論上可以無限次參與催化循環(huán)?! 〈呋瘎┑淖饔脵C理主要體現(xiàn)在表面吸附和中間產(chǎn)物形成兩個關鍵環(huán)節(jié)。當反應物分子接觸催化劑表面時,會發(fā)生化學吸附作用,導致分子內化學鍵的削弱或斷裂。這種吸附作用具有選擇性,不同催化劑表面對特定分子表現(xiàn)出不同的吸附能力。過渡金屬催化劑往往通過d軌道電子與反應物分子相互作用,而酸性催化劑則通過質子轉移實現(xiàn)催化功能?! 〈呋磻煞譃榫啻呋投嘞啻呋瘍纱箢愋汀>啻呋写呋瘎┡c反應物處于同一相態(tài),如液相中的金屬配合物催化劑。多相催化則涉及不同相態(tài),常見的是固體催化劑與氣體或液體反應物的組合。沸石分子篩、負載型金屬催化劑等都屬于典型的多相催化劑,其催化活性與比表面積、孔道結構密切相關
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