Karakterisasi elektrokimia bahan katalitik

Teknologi reaksi elektrokatalytik minangka salah sawijining metode utama sing nyurung konversi energi kasebut lan jalur pemurnian lingkungan.
Ing taun-taun pungkasan, kanthi pangembangan masyarakat lan kemajuan umat manungsa, masalah energi lan masalah lingkungan sing luwih serius wis dadi masalah ing donya sing kudu ditanggulangi kanthi cepet. Wong sing setya nggunakake sumber tenaga anyar sing efektif lan metode panyucian jangka panjang lingkungan. Cara riset efektif saiki kanggo ningkataké konversi energi lan pemurnian lingkungan akeh pituduh, kayata pangembangan sel bahan bakar, produksi hidrogen, sumber CO2, konversi katalitik Organik gas buang. Cara uji elektrokimia minangka panuntun teoretis nyedhiyakake sarana rasional interpretasi kanggo pengembangan kinerja elektrokatalis. Kertas nyimpulaken cara uji elektrokimia ingkang umum dipunginaaken ing sapérangan reaksi elektrokimia.
Gambar 1 Proses konversi electrocatalytic energy

1. voltmeter cyclic

Voltammetry Siklik (CV) yaiku metode riset paling umum sing digunakake kanggo ngevaluasi sistem elektrokimia sing ora dingerteni. Punika utamané diduwéni kanthi ngontrol poténsi elektro kanthi tarif sing beda-beda lan mindhai kaping siji utawa kaping kanthi bentuk gelombang segitiga saka wektu. Curve potensial saiki (iE). Pangurangan lan reaksi oksidasi sing beda bisa kedadeyan ing elektroda ing macem-macem potensial potensial. Reaksi reaksi elektrode bisa dianggep miturut wujud kurva; ing adsorpsi lan desorption puncak reaktan bisa digunakake kanggo ngevaluasi electrocatalyst miturut sawetara potensial tartamtu. Area aktif katalitik uga bisa digunakake kanggo njupuk informasi migunani ing reaksi elektroda kompleks.
Gambar 1.1 Ngetokake kurva tanggepan potensial saiki

Minangka ditampilake ing Fig. 1.1, potensial saka separo kapisan diaksès menyang katoda, lan zat elektroaktif dikurangi ing elektroda kanggo ngasilake gelombang abang. Nalika potensial saka setengah pungkasan dipindai menyang anode, prodhuksi abang maneh dioksidasi ing elektroda kanggo ngasilake gelombang oksidasi. Kaloro paramèter sing migunani saka kurva voltmèmika siklik yaiku kurva puncak puncak ipa / ipc lan potensial rasio puncak Epa-Epc. Kanggo gelombang Nernst produk stabil, rasio arus puncak ipa / ipc = 1, tanpa pamindhahan, koefisien difusi, lan potensial komprèsi. Nalika pemindaian katoda mandheg, saiki wis mudhun menyang 0 lan banjur bali maneh. Kurva iE sing ditemtokake persis padha karo kurva katode, nanging ditarik arah koordinat koordinat lan koordinat E. Rasio ipa / ipc nyimpang saka 1, nuduhake yen proses elektroda ora proses reaksi sing bisa dibatalake nglibatake kinetika homogen utawa komplikasi liyane. Tlatah dhuwur lan puncak pucuk réaksi bisa digunakake kanggo ngira parameter sistem kayata konsentrasi spesies elektroaktif utawa konstanta kecepatan saka reaksi homogen sing digabung. Nanging, kurva CV ora minangka cara kuantitatif sing becik, lan nggunakake sing luwih kuat sajrone ngasilake semi-kuantitatif kualitatif.

2.pulse voltammetry

Pulse voltammetry minangka cara pengukuran elektrokimia adhedhasar prilaku elektroda polarografis. Iki digunakake kanggo nyinaoni proses redoks ing macem-macem media, adsorpsi bahan permukaan ing bahan katalis lan mekanisme transfer elektron ing permukaan elektroda modifikasi kimia. Deteksi luwih efektif. Pulse voltammetry kalebu langkah voltammetry, voltammetry konvensional, voltmeter pulsa diferensial, lan voltammetry gelombang persegi gumantung cara voltase dipindai. Antarane, voltammetry langkah kaya padha karo metode sweep potensial, lan respon saka paling sistem kanggo resolusi sing luwih dhuwur (ΔE <5 mV) voltase ampere langkah banget padha karo asil eksperimen scan linear saka kecepatan pindai sing padha.

3. spektroskopi impedansi elektrokimia

Spektroskopi impedansi elektrokimia yaiku kanggo aplikasi sinyal listrik sing gegayutan karo sistem elektrokimia. Ora kaya metode pemindaian linier, sistem elektrokimia adoh saka negara keseimbangan, lan respon sistem kasebut diamati, lan sifat elektrokimia sistem dianalisa dening sinyal listrik tanggepan. Spektroskopi impedans elektrokimia asring digunakake kanggo nganalisa, ngevaluasi reaksi ORR ing sel bahan bakar PEM, ngasilake mundhake difusi ing permukaan material katalis, ngira resistansi ohm, lan karakter impedansi transfer biaya lan kapasitansi lapisan ganda kanggo ngevaluasi lan ngoptimalake ing lumahing elektroda membran.
Spektrum impedansi biasane digambarake ing wangun diagram Bode lan diagram Nyquist. Ing diagram Bode, magnitudo lan fase impedansi digambarake minangka fungsi frekuensi; ing diagram Nyquist, bagean imajinasi impedansi wis diplot ing saben titik frekuensi relatif marang bagean nyata. Arka frekuensi dhuwur nggambarake kombinasi kapasitansi lapisan ganda lapisan katalis, impedansi transfer muatan efektif, lan resistansi ohm, sing nuduhake impedansi sing diprodhuksi dening transfer massa. Kanggo sistem sing diwenehake, wilayah loro iki kadhangkala uga ora ditetepake.
Gambar 3.1 Spektrum impedansi sistem elektrokimia

Gambar 3.1 nuduhake karakteristik ekstrim kontrol kinetik lan kontrol transfer massa. Nanging, kanggo sistem apa wae, wilayah kasebut mbokmenawa ora bisa ditemtokake. Faktor penentu yaiku hubungan antara transfer transfer daya lan impedansi transmisi. Yen sistem kimia alon ing kinetik, bakal nuduhake Rct gedhe, sing katon duwe wilayah frekuensi sing winates banget. Nalika sistem dinamis, transfer materi tansah nduweni peran sing utama, lan wilayah semi-bunderan angel didekati.

4. chronoamperometry

Metode chronoamperometry minangka cara kontrol transien sing bisa digunakake kanggo ngevaluasi adsorpsi lan difusi saka permukaan katalis. Kurva chronoamperometri ditampa kanthi nggunakake langkah potensial menyang sistem elektrokimia kanggo ngukur owahan sinyal respon sing saiki. Nalika langkah potensial diwenehi, gelombang dhasar ditampilake ing Gambar 4.1 (a), lan permukaan elektroda sing solid dianalisis karo bahan elektroaktif. Sawise langkah potensial ditindakake, spesies elektroaktif sing cedhak permukaan elektrode dikurangi dhisik dadi radikal anion stabil, sing mbutuhake arus gedhe wiwit proses kasebut langsung ana ing langkah cepet. Saiki sing mengalir salajengipun dipunginaaken kangge njaga kahanan ing salebetipun bahan aktif lumahing elektro suda. Pangurangan dhisikan kasebut nyebabake gradient konsentrasi (ie, konsentrasi) ing antarane permukaan elektroda lan larutan sing akeh, lan bahan aktif mangkono terus-terusan nyebar menyang permukaan lan nyebar menyang elektroda. Bahan aktif ing lumahing wis rampung ngurangi. Aliran difusi, yaiku, saiki, sejara karo jurang konsentrasi ing permukaan elektroda. Nanging, yen ana reaksi sing terus-terusan, bahan aktif ing larutan sing akeh nyebar sacara terus-terusan menyang permukaan elektroda, nyebabake daerah gradient konsentrasi kanggo mbuwang luwih alon menyang larutan massal, lan gradient konsentrasi permukaan elektrode padat dadi luwih cilik (kurang), lan saiki dadi owah-owahan. cilik. Distribusi konsentrasi lan wektu versus saiki ditampilake ing Figure 4.1 (b) lan Gambar 4.1 (c).
Gambar 4.1 (a) Gelombang eksperimen langkah, réaktan O ora bereaksi ing potensial E1, dikurangi ing E2 ing kacepetan wates difusi; (b) distribusi konsentrasi ing beda wektu; (c) kurva wektu lawan saiki

5. nglatih teknologi elektroda disk

Teknologi rotating disk elektroda (RDE) banget migunani kanggo nyinaoni reaksi homogen ing permukaan katalis, supaya reaksi elektrokimia ing permukaan katalis kasebut dilakokake ing sangisore kondisi sing tetep stabil. RDE bisa ngontrol zat karo difusi sing luwih alon, kayata gas gampang diffusing dadi solusi, ngurangi pangaruh lapisan difusi ing distribusi densitas arus. Mangkono, sawijining kepadatan arus stabil ditampa, sing ana ing kira-kira negara sing mantep, sing bermanfaat kanggo proses analisis elektrokimia; RDE bisa ngontrol kacepetan ing ngendi elektrolit tekan permukaan elektro kanthi nyetel kacepetan rotasi, lan ngukur parameter proses reaksi elektrokatalitik ing kecepatan rotasi sing beda. analisis.
Minangka manungsa luwih kepéngin ngembangaké electrocatalyst sing luwih maju kanggo konversi energi sing resik, lan uga kanggo nekanaké sawetara cara dhasar kanggo karakterisasi reaksi elektrokatalitik, pemeriksaan liyané kanggo langkah-langkah dasar saben reaksi sing dibutuhake kanggo nemtokake sing terlibat Kombinasi kunci intermediet, permukaan intermedi, lan energi saben langkah reaksi eling. Panalitiyan cara elektrokimia isih mbutuhake akeh detail antarmuka-elektrolit antarmuka sing durung dikenal adoh, kayata kinetika lan alangan reaksi sing ana ing langkah-langkah dasar utama transfer proton / elektron; cedhak pelarut, kation lan interaksi reaksi. Gambaran negara tingkat molekul anion; lan metode akuisisi sinyal wektu nyata sing luwih cepet lan luwih efisien ing proses reaksi elektrokimia isih ana ing ngarep reaksi elektrokatalitik. Ing ringkesan, sinau babagan teknik karakteristik elektrokimia menehi strategi panuntun kanggo pengembangan sistem katalis efisiensi dhuwur anyar.

Ninggalake Komentar

jv_IDBasa Jawa
en_USEnglish zh_CN简体中文 es_ESEspañol arالعربية hi_INहिन्दी pt_BRPortuguês do Brasil bn_BDবাংলা ru_RUРусский ja日本語 pa_INਪੰਜਾਬੀ de_DEDeutsch ko_KR한국어 fr_FRFrançais tr_TRTürkçe viTiếng Việt pl_PLPolski jv_IDBasa Jawa