高效NiFe基/泡沫镍电极在析氧反应中的研究进展

由可再生能源发电驱动电解水是目前最具前景的技术之一,被认为是通向氢经济的最佳途径。整个电解水的过程可以分为两个半电池反应,即析氢反应(HER)和析氧反应(OER)。由于OER低效率且复杂的4电子转移过程,严重影响了电化学水分解的实际应用。近年来,NiFe基催化材料对OER的优异催化性能引起了人们的关注,尤其是3D NiFe基/泡沫镍材料系列催化剂克服了传统粉末催化剂高阻抗和低稳定性的缺点,使得电催化性能大幅提高。本文总结了在镍泡沫上的NiFe基材料对OER催化性能的最新进展,并提出了未来发展前景。     

CoP_3和CoSP_3自支撑纳米线阵列的电催化析氢性能

为开发廉价高效的电解水析氢催化材料,采用水热和气氛热处理法在碳纤维纸(carbon fiber paper,CFP)表面制备出了均匀生长的CoP_3和CoSP_3纳米线阵列(CoP_3NWs/CFP和CoSP_3NWs/CFP)。应用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析其物相和微观形貌,并测试其在酸性溶液中的析氢催化性能,从电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)和电化学活性面积(electrochemically active surface area,ECSA)两方面分析了CoSP_3NWs/CFP具有优异催化性能的原因。结果表明,CoSP_3具有比CoP_3更高的本征催化活性,CoSP_3NWs/CFP仅需要89mV和129mV的过电位即能驱动10mA/cm2和100mA/cm2的析氢电流密度,其Tafel斜率值为40.3mV/dec,并展现出良好的析氢稳定性。     

稀土对NiCoS合金相貌及析氢催化性能的影响

本文采用水热合成法制备出柱状Ni CoS合金,用SEM观察试样相貌,用XRD探测试样物相,用自制析氢装置研究不同稀土添加量对催化析氢性能的影响。结果显示当稀土添加量为1g时,合金的形貌为柱状,其催化析氢速率是不添加稀土时的4.2倍。     

利用碱性电解水激发砂浆中矿粉活性的研究

利用碱性电解水制备矿粉砂浆,研究了不同取代率矿粉对砂浆工作性和力学性能的影响,结合XRD分析,评价了利用碱性电解水激发矿粉的活性和改善矿粉砂浆性能的可行性。结果表明:碱性电解水矿粉砂浆的工作性和力学性能均优于自来水矿粉砂浆;当矿粉取代率为20%时,碱性电解水矿粉砂浆的28 d抗折强度和抗压强度较自来水矿粉砂浆分别提高了11.9%和23.5%;碱性电解水矿粉砂浆中存在多钙钾石膏和钾长石,且水化硅酸钙和铝酸钙矿物的衍射峰显著强于自来水矿粉砂浆。     

低碱性电解水对粉煤灰砂浆性能的影响

采用pH值为9.5的低碱性电解水制备粉煤灰砂浆,通过对比不同粉煤灰掺量条件下,低碱性电解水粉煤灰砂浆(EM)和普通自来水粉煤灰砂浆(OM)的工作性及力学性能,研究了低碱性电解水对粉煤灰砂浆性能的影响.结果表明:EM的工作性优于OM;控制流动度在(210±5)mm时,各组粉煤灰掺量的EM单位用水量均小于OM;低碱性电解水...     

Fe-PNP螯合物催化酮氢化反应机理的DFT研究

本文采用密度泛函理论(DFT),对Fe-PNP螯合物催化酮氢化反应机理作了深入的理论研究。利用密度泛函理论中的B3LYP方法对反应物、产物、过渡态(TS)的几何构型进行全参数优化,并通过振动频率分析确认各稳定点和过渡态的真实性。计算结果表明,整个催化循环主要有三个步骤:(1)负氢转移过程;(2)一分子氢气异裂加成过程;(3)负氢转移同时Fe-O断裂生成醇并使催化剂再生过程。整个催化过程决速步骤是氢异裂加氢过程,氢异裂加氢反应过程的活化能垒为52.6kJ mol^(-1),放出热量76.2kJ mol(-1),放出热量76.2kJ mol^(-1)。     

外供氢与现场制氢加氢站的氢气成本分析

介绍全球加氢站发展现状和加氢站建设的制约因素。对不同供氢能力的外供氢加氢站与现场制氢加氢站(制氢方法包括电解水制氢、甲醇重整制氢和天然气重整制氢)的建设成本、年均成本及氢使用成本进行分析。     

催化臭氧氧化技术处理工业废水的研究进展

本文阐述了臭氧的反应机理以及催化剂的反应机理和p H值、催化剂制备的煅烧温度、催化剂的量和臭氧投加量等因素对催化臭氧氧化的影响。讨论了催化臭氧氧化在处理印染、制药、煤化工和炼油废水中的应用。     

无温度补偿浮充工况铅酸蓄电池析气特性

设计实验装置,对潜艇蓄电池在无温度补偿的浮充工况下的析氢和析氧过程随时间、温度变化规律进行理论分析和实验研究,对析氢速率、析氧速率随温度变化的规律进行指数拟合分析。研究发现:无温度补偿(冷却或加热)条件下,新、旧潜艇铅酸蓄电池在浮充工况时,蓄电池电解液温度都将迅速上升,并在一定时间后趋于稳定值。新蓄电池温度上升比旧蓄电池快。旧蓄电池的析气速率(包括析氢和析氧)与温度的关系满足阿伦尼乌斯反应速率公式,新蓄电池析气速率与温度的关系无法满足阿伦尼乌斯反应速率公式。     

矿化垃圾与碱性添加剂对餐厨垃圾发酵产氢的影响

研究了不同配比的矿化垃圾与碱性添加剂对餐厨垃圾发酵产氢的影响。试验结果表明，矿化垃圾主要起种子菌作用，此外其高孔隙率和高阳离子交换能力可提高传质效果；而碱性添加剂则能够抑制耗氢菌活性，缓冲体系的pH。在矿化垃圾与碱性添加剂的协同作用下，餐厨垃圾与污泥进行联合发酵产氢，获得最大的氢气浓度为41％，氢气产率为95．8mL／gVS；产氢体系进行的主要是丁酸型发酵，且氢气的产生量与VFA的产生量直接相关；水解反应生成的有机酸进一步发酵转化为气相的过程成为发酵产氢的限制性步骤，只有在矿化垃圾和碱性添加剂的协同作用下，微生物才可将产生的大量有机酸迅速向气相转化。