{"id":1706,"date":"2019-05-22T02:47:38","date_gmt":"2019-05-22T02:47:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-electrochemical-characterization-of-catalytic-materials\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:07","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:07","slug":"electrochemical-characterization-of-catalytic-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/caracterisation-electrochimique-de-materiaux-catalytiques\/","title":{"rendered":"Caract\u00e9risation \u00e9lectrochimique des mat\u00e9riaux catalytiques"},"content":{"rendered":"
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La technologie de r\u00e9action \u00e9lectrocatalytique est l'une des m\u00e9thodes cl\u00e9s qui conduisent ces voies de conversion d'\u00e9nergie et de purification de l'environnement.<\/div>\n
Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, avec le d\u00e9veloppement de la soci\u00e9t\u00e9 et les progr\u00e8s de l'humanit\u00e9, les probl\u00e8mes \u00e9nerg\u00e9tiques et environnementaux de plus en plus graves sont devenus un probl\u00e8me mondial qui doit \u00eatre r\u00e9solu de toute urgence. Les gens sont d\u00e9termin\u00e9s \u00e0 utiliser efficacement les nouvelles sources d'\u00e9nergie et les m\u00e9thodes de purification \u00e0 long terme de l'environnement. Les m\u00e9thodes de recherche efficaces actuelles pour promouvoir la conversion d'\u00e9nergie et la purification de l'environnement impliquent de nombreuses directions, telles que le d\u00e9veloppement des piles \u00e0 combustible, la production d'hydrog\u00e8ne, les ressources en CO2, la conversion catalytique organique des gaz d'\u00e9chappement. Les m\u00e9thodes d'essai \u00e9lectrochimique en tant que guide th\u00e9orique fournissent un moyen rationnel d'interpr\u00e9tation pour le d\u00e9veloppement des performances de l'\u00e9lectrocatalyseur. Cet article r\u00e9sume les m\u00e9thodes d'essai \u00e9lectrochimique couramment utilis\u00e9es dans plusieurs r\u00e9actions \u00e9lectrochimiques.<\/div>\n
Figure 1 Processus \u00e9lectrocatalytique de conversion d'\u00e9nergie durable<\/div>\n

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1. voltamp\u00e9rom\u00e9trie cyclique<\/h2>\n
La voltamp\u00e9rom\u00e9trie cyclique (CV) est la m\u00e9thode de recherche la plus couramment utilis\u00e9e pour \u00e9valuer les syst\u00e8mes \u00e9lectrochimiques inconnus. Il est principalement obtenu en contr\u00f4lant le potentiel d'\u00e9lectrode \u00e0 diff\u00e9rentes vitesses et en balayant une ou plusieurs fois avec une forme d'onde triangulaire dans le temps. Courbe potentiel-courant (iE). Diff\u00e9rentes r\u00e9actions de r\u00e9duction et d'oxydation peuvent se produire alternativement sur les \u00e9lectrodes dans diff\u00e9rentes plages de potentiel. La r\u00e9versibilit\u00e9 de la r\u00e9action des \u00e9lectrodes peut \u00eatre jug\u00e9e en fonction de la forme de la courbe; les pics d'adsorption et de d\u00e9sorption des r\u00e9actifs peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour \u00e9valuer l'\u00e9lectrocatalyseur en fonction de la plage de potentiel sp\u00e9cifique. La zone catalytiquement active peut \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9e pour obtenir des informations utiles sur les r\u00e9actions d'\u00e9lectrodes complexes.<\/div>\n
Figure 1.1 Balayage de la courbe de r\u00e9ponse potentielle actuelle<\/div>\n

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Comme le montre la figure 1.1, le potentiel de la premi\u00e8re moiti\u00e9 est balay\u00e9 vers la cathode, et la substance \u00e9lectroactive est r\u00e9duite sur l'\u00e9lectrode pour g\u00e9n\u00e9rer une onde de r\u00e9duction. Lorsque le potentiel de cette derni\u00e8re moiti\u00e9 est balay\u00e9 vers l'anode, le produit de r\u00e9duction est \u00e0 nouveau oxyd\u00e9 sur l'\u00e9lectrode pour g\u00e9n\u00e9rer une onde d'oxydation. Deux param\u00e8tres utiles de la courbe de voltamp\u00e9rom\u00e9trie iE sont le rapport de courant de cr\u00eate ipa \/ ipc et la diff\u00e9rence de potentiel de cr\u00eate Epa-Epc. Pour l'onde de Nernst du produit stable, le rapport de courant de cr\u00eate ipa \/ ipc = 1, ind\u00e9pendamment de la vitesse de balayage, du coefficient de diffusion et du potentiel de commutation. Lorsque le balayage cathodique est arr\u00eat\u00e9, le courant est d\u00e9grad\u00e9 \u00e0 0, puis invers\u00e9 scand. La courbe iE obtenue est exactement la m\u00eame que la courbe cathodique, mais est dessin\u00e9e dans le sens oppos\u00e9 de la coordonn\u00e9e I et de la coordonn\u00e9e E. Le rapport ipa \/ ipc s'\u00e9carte de 1, indiquant que le processus d'\u00e9lectrode n'est pas un processus de r\u00e9action enti\u00e8rement r\u00e9versible impliquant une cin\u00e9tique homog\u00e8ne ou d'autres complications. La hauteur et la surface du pic de r\u00e9action peuvent \u00eatre utilis\u00e9es pour estimer les param\u00e8tres du syst\u00e8me tels que la concentration d'esp\u00e8ces \u00e9lectroactives ou la constante de vitesse de la r\u00e9action homog\u00e8ne coupl\u00e9e. Cependant, la courbe CV n'est pas une m\u00e9thode quantitative id\u00e9ale, et son utilisation puissante est davantage dans sa capacit\u00e9 de jugement semi-quantitatif qualitatif.<\/div>\n

2. voltamp\u00e9rom\u00e9trie par impulsion<\/h2>\n
La voltamp\u00e9rom\u00e9trie puls\u00e9e est une m\u00e9thode de mesure \u00e9lectrochimique bas\u00e9e sur le comportement des \u00e9lectrodes polarographiques. Il est utilis\u00e9 pour \u00e9tudier le processus redox dans divers milieux, l'adsorption de mat\u00e9riaux de surface sur des mat\u00e9riaux catalyseurs et le m\u00e9canisme de transfert d'\u00e9lectrons \u00e0 la surface d'\u00e9lectrodes chimiquement modifi\u00e9es. La d\u00e9tection est particuli\u00e8rement efficace. La voltamp\u00e9rom\u00e9trie \u00e0 impulsions comprend la voltamp\u00e9rom\u00e9trie \u00e0 \u00e9tapes, la voltamp\u00e9rom\u00e9trie \u00e0 impulsions conventionnelle, la voltamp\u00e9rom\u00e9trie \u00e0 impulsions diff\u00e9rentielle et la voltamp\u00e9rom\u00e9trie \u00e0 onde carr\u00e9e selon la fa\u00e7on dont la tension est balay\u00e9e. Parmi eux, la voltamp\u00e9rom\u00e9trie pas \u00e0 pas est similaire \u00e0 la m\u00e9thode de balayage potentiel, et la r\u00e9ponse de la plupart des syst\u00e8mes au voltamp\u00e8re pas \u00e0 r\u00e9solution plus \u00e9lev\u00e9e (\u0394E <5 mV) est tr\u00e8s similaire aux r\u00e9sultats de l'exp\u00e9rience de balayage lin\u00e9aire de la m\u00eame vitesse de balayage.<\/div>\n

3. Spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique<\/h2>\n
La spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique consiste \u00e0 appliquer un signal \u00e9lectrique perturb\u00e9 au syst\u00e8me \u00e9lectrochimique. Contrairement \u00e0 la m\u00e9thode de balayage lin\u00e9aire, le syst\u00e8me \u00e9lectrochimique est loin de l'\u00e9tat d'\u00e9quilibre, puis la r\u00e9ponse du syst\u00e8me est observ\u00e9e, et les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectrochimiques du syst\u00e8me sont analys\u00e9es par le signal \u00e9lectrique de r\u00e9ponse. La spectroscopie d'imp\u00e9dance \u00e9lectrochimique est souvent utilis\u00e9e pour analyser, \u00e9valuer la r\u00e9action ORR dans les piles \u00e0 combustible PEM, caract\u00e9riser la perte de diffusion \u00e0 la surface du mat\u00e9riau catalyseur, estimer la r\u00e9sistance ohmique et les caract\u00e9ristiques de l'imp\u00e9dance de transfert de charge et de la capacit\u00e9 \u00e0 double couche pour \u00e9valuer et optimiser l'ensemble \u00e9lectrode \u00e0 membrane.<\/div>\n
Le spectre d'imp\u00e9dance est g\u00e9n\u00e9ralement dessin\u00e9 sous la forme d'un diagramme de Bode et d'un diagramme de Nyquist. Dans le diagramme de Bode, l'amplitude et la phase de l'imp\u00e9dance sont trac\u00e9es en fonction de la fr\u00e9quence; dans le diagramme de Nyquist, la partie imaginaire de l'imp\u00e9dance est trac\u00e9e \u00e0 chaque point de fr\u00e9quence par rapport \u00e0 la partie r\u00e9elle. L'arc haute fr\u00e9quence refl\u00e8te la combinaison de la capacit\u00e9 \u00e0 double couche de la couche de catalyseur, de l'imp\u00e9dance de transfert de charge efficace et de la r\u00e9sistance ohmique, qui refl\u00e8te l'imp\u00e9dance produite par transfert de masse. Pour un syst\u00e8me donn\u00e9, les deux r\u00e9gions sont parfois mal d\u00e9finies.<\/div>\n
Figure 3.1 Spectre d'imp\u00e9dance du syst\u00e8me \u00e9lectrochimique<\/div>\n

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La figure 3.1 montre les caract\u00e9ristiques extr\u00eames du contr\u00f4le cin\u00e9tique et du contr\u00f4le de transfert de masse. Cependant, pour un syst\u00e8me donn\u00e9, les deux r\u00e9gions ne sont probablement pas bien d\u00e9finies. Le facteur d\u00e9terminant est la relation entre la r\u00e9sistance de transfert de charge et l'imp\u00e9dance de transmission. Si le syst\u00e8me chimique est lent en cin\u00e9tique, il affichera un grand Rct, qui semble avoir une r\u00e9gion de fr\u00e9quence tr\u00e8s limit\u00e9e. Lorsque le syst\u00e8me est dynamique, le transfert de mati\u00e8re joue toujours un r\u00f4le de premier plan et les zones semi-circulaires sont difficiles \u00e0 d\u00e9finir.<\/div>\n

4. chronoamp\u00e9rom\u00e9trie<\/h2>\n
La m\u00e9thode de la chronoamp\u00e9rom\u00e9trie est une m\u00e9thode de contr\u00f4le transitoire qui peut \u00eatre utilis\u00e9e pour \u00e9valuer l'adsorption et la diffusion de la surface du catalyseur. La courbe de chronoamp\u00e9rom\u00e9trie est obtenue en appliquant une \u00e9tape de potentiel au syst\u00e8me \u00e9lectrochimique pour mesurer la variation du signal de r\u00e9ponse courant dans le temps. Lorsqu'une \u00e9tape potentielle est donn\u00e9e, la forme d'onde de base est repr\u00e9sent\u00e9e sur la figure 4.1 (a), et la surface de l'\u00e9lectrode solide est analys\u00e9e avec un mat\u00e9riau \u00e9lectroactif. Apr\u00e8s l'application de l'\u00e9tape potentielle, les esp\u00e8ces \u00e9lectroactives pr\u00e8s de la surface de l'\u00e9lectrode sont d'abord r\u00e9duites en un radical anion stable, qui n\u00e9cessite un courant important car le processus se produit imm\u00e9diatement \u00e0 l'instant de l'\u00e9tape. Le courant circulant ensuite est utilis\u00e9 pour maintenir les conditions dans lesquelles le mat\u00e9riau tensioactif d'\u00e9lectrode est compl\u00e8tement r\u00e9duit. La r\u00e9duction initiale provoque un gradient de concentration (c'est-\u00e0-dire la concentration) entre la surface de l'\u00e9lectrode et la solution en vrac, et le mat\u00e9riau actif commence ainsi \u00e0 diffuser en continu vers la surface et \u00e0 diffuser vers l'\u00e9lectrode. La mati\u00e8re active sur la surface est compl\u00e8tement r\u00e9duite imm\u00e9diatement. Le flux de diffusion, c'est-\u00e0-dire le courant, est proportionnel au gradient de concentration de la surface de l'\u00e9lectrode. Cependant, il est \u00e0 noter qu'au fur et \u00e0 mesure que la r\u00e9action se d\u00e9roule, le mat\u00e9riau actif dans la solution en vrac diffuse en continu vers la surface de l'\u00e9lectrode, provoquant une extension progressive de la r\u00e9gion du gradient de concentration vers la solution en vrac, et le gradient de concentration en surface de l'\u00e9lectrode solide progressivement devient plus petit (\u00e9puis\u00e9) et le courant change progressivement. petit. La distribution des concentrations et le courant en fonction du temps sont pr\u00e9sent\u00e9s dans les figures 4.1 (b) et 4.1 (c).<\/div>\n
Figure 4.1 (a) Forme d'onde exp\u00e9rimentale par \u00e9tapes, le r\u00e9actif O ne r\u00e9agit pas au potentiel E1, est r\u00e9duit \u00e0 E2 \u00e0 la vitesse limite de diffusion; (b) la distribution des concentrations \u00e0 diff\u00e9rents moments; (c) Courant en fonction du temps<\/div>\n

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5. technologie d'\u00e9lectrode \u00e0 disque rotatif<\/h2>\n
La technologie d'\u00e9lectrode \u00e0 disque rotatif (RDE) est tr\u00e8s utile pour \u00e9tudier la r\u00e9action homog\u00e8ne coupl\u00e9e de la surface du catalyseur, de sorte que la r\u00e9action \u00e9lectrochimique \u00e0 la surface du catalyseur est effectu\u00e9e dans un \u00e9tat relativement stable. Le RDE peut contr\u00f4ler les substances \u00e0 diffusion plus lente, comme le gaz qui se diffuse facilement dans la solution, r\u00e9duisant ainsi l'influence de la couche de diffusion sur la distribution de densit\u00e9 de courant. Ainsi, une densit\u00e9 de courant stable est obtenue, qui est dans un \u00e9tat stationnaire approximatif, ce qui est b\u00e9n\u00e9fique pour le processus d'analyse \u00e9lectrochimique; Le RDE peut contr\u00f4ler la vitesse \u00e0 laquelle l'\u00e9lectrolyte atteint la surface de l'\u00e9lectrode en ajustant la vitesse de rotation et mesurer les param\u00e8tres du processus de r\u00e9action \u00e9lectrocatalytique \u00e0 diff\u00e9rentes vitesses de rotation. une analyse.<\/div>\n
Alors que les humains s'int\u00e9ressent de plus en plus au d\u00e9veloppement d'\u00e9lectrocatalyseurs avanc\u00e9s pour la conversion d'\u00e9nergie propre, en plus de mettre l'accent sur l'utilisation de certaines m\u00e9thodes de base pour la caract\u00e9risation des r\u00e9actions \u00e9lectrocatalytiques, un examen plus approfondi des \u00e9tapes \u00e9l\u00e9mentaires de chaque r\u00e9action est n\u00e9cessaire pour d\u00e9terminer les implications. les interm\u00e9diaires, la surface de l'interm\u00e9diaire et l'\u00e9nergie de chaque \u00e9tape de r\u00e9action \u00e9l\u00e9mentaire. L'\u00e9tude des m\u00e9thodes \u00e9lectrochimiques n\u00e9cessite encore de nombreux d\u00e9tails sur l'interface \u00e9lectrode-\u00e9lectrolyte qui n'\u00e9taient pas connus jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent, tels que la cin\u00e9tique et les barri\u00e8res de r\u00e9action impliqu\u00e9es dans les \u00e9tapes \u00e9l\u00e9mentaires cl\u00e9s du transfert proton \/ \u00e9lectron; pr\u00e8s des solvants, des cations et des interfaces de r\u00e9action. La description de l'\u00e9tat atomique au niveau mol\u00e9culaire de l'anion; et les m\u00e9thodes d'acquisition de signaux en temps r\u00e9el plus rapides et plus efficaces tout au long du processus de r\u00e9action \u00e9lectrochimique sont toujours \u00e0 l'avant-garde des r\u00e9actions \u00e9lectrocatalytiques. En r\u00e9sum\u00e9, une \u00e9tude approfondie des m\u00e9thodes de caract\u00e9risation \u00e9lectrochimique fournit une strat\u00e9gie directrice pour le d\u00e9veloppement de nouveaux syst\u00e8mes de catalyseurs \u00e0 haut rendement.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Electrocatalytic reaction technology is one of the key methods driving these energy conversion and environmental purification pathways. In recent years, with the development of society and the progress of mankind, increasingly serious energy and environmental problems have become a worldwide problem that needs to be solved urgently. People are committed to the effective use of…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1706"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1706"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1706\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1706"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1706"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1706"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}