發(fā)布時間：2024-07-06 05:22

　　隨著能源危機與環(huán)境污染日益嚴(yán)重,氫能作為一種高效的清潔能源,成為人們重點關(guān)注對象。實現(xiàn)氫能商業(yè)化應(yīng)用,廉價、規(guī)模化制氫成為其最基本挑戰(zhàn)。在當(dāng)前幾種制氫技術(shù)中,電解水(Water splitting)制氫是最簡單有效的方法之一。由于電解水存在過電位高和反應(yīng)動力學(xué)慢等問題,導(dǎo)致電解水的實際效率較低,限制了其快速的發(fā)展。因此,研發(fā)高效、穩(wěn)定的電催化劑成為電解水技術(shù)發(fā)展的客觀需要。目前,鉑基材料是公認(rèn)電催化析氫(Hydrogen evolution reaction,HER)活性最好的催化劑,而電催化析氧(Oxygen evolution reaction,OER)活性較好的催化劑是貴金屬釕、銥以及其氧化物。但貴金屬基催化劑的高成本以及稀缺性,嚴(yán)重地制約其在電解水領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,探索高效、穩(wěn)定的非貴金屬基電催化劑具有重要的意義。在非貴金屬基電催化劑中,過渡金屬(Fe、Co、Ni等)基催化劑由于含量豐富、擁有獨特的電子結(jié)構(gòu)以及良好的電化學(xué)活性等特點得到重點關(guān)注。在過去的幾十年中,由于具有較大的電化學(xué)活性面積、快速的電荷傳輸、反應(yīng)物種類的有效質(zhì)量傳輸以及產(chǎn)物氣體的有效釋放等特點,一維納米材料和納...

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.11991年到2017年全球能源消耗趨勢

如圖(1.1)，傳統(tǒng)的化石燃料（煤、石油、天然氣等）依然在當(dāng)前社會中占有最大的比例；隨著能源的急劇消耗，不可再生的化石能源將會局面，人類將會面臨嚴(yán)重的能源危機�；�石能源在給社會的快速發(fā)展同時也帶來了危害；由于化石能源的利用率低、燃燒不充分，導(dǎo)致大質(zhì)（如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮....

圖1.2能源的使用歷史Figure1.2Thehistoryofenergyuse

氫氣使用過程產(chǎn)物除生成水和少量氨氣外不會產(chǎn)生諸如CO、CO2、SO2、碳?xì)浠�合物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，可以真正做到零排放、無污染[2,5]。(3)能量密度大�？v觀人類能源的使用歷史，從木材、秸稈到現(xiàn)在的煤炭、石油、天然氣，貫穿其中的主線是能量密度的不斷提高[2]。....

圖1.3電解槽的示意圖

圖1.3電解槽的示意圖Figure1.3Schematicillustrationofelectrolyzer水發(fā)生的總反應(yīng)如下：lgg222HOH12O1mol水分子所需要的電能與水解離為1mol值(ΔG)相同，如公式：FE....

圖1.4金屬作為HER催化劑的活性火山曲線圖

圖1.4金屬作為HER催化劑的活性火山曲線圖Figure1.4VolcanocurvefortheHERonmetalelectrode出反應(yīng)原理的各種能源策略中，最具有應(yīng)用潛力的一種方案載體的方案[22]。電解水制氫是大規(guī)模獲取氫能位的OER反應(yīng)制約....

本文編號：4002124