讓燃料電池測試更智能
DSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極是相對于傳統(tǒng)模擬型旋轉(zhuǎn)圓盤電極進(jìn)行的升級,憑借“數(shù)字化,更精準(zhǔn),‘狠’穩(wěn)定”的技術(shù)優(yōu)勢得到市場關(guān)注。
在實(shí)際應(yīng)用中,DSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極可以展開哪些實(shí)驗(yàn)應(yīng)用呢?這篇文章告訴你。
1、氫燃料電池催化劑評價與研究
當(dāng)前,我國氫能技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新、PEM燃料電池、電解水制氫會用到催化劑材料。目前催化劑主要是貴金屬鉑(Pt),由于鉑的稀缺資源量限制了氫能大規(guī)模商用化發(fā)展,研究探索降低鉑載量及非鉑、非貴金屬催化劑技術(shù),對于氫能商用化具有時代意義。
(低負(fù)載和高負(fù)載催化劑層上的旋轉(zhuǎn)圓盤電極測試:質(zhì)子交換膜燃料電池用多孔微米碳干凝膠顆粒負(fù)載Pt催化劑的擴(kuò)散極限和應(yīng)用)
2、鋰空電池研究
鋰空氣電池也稱為鋰氧電池(Li-O2),是一種用鋰作負(fù)極,以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物的電池,它比鋰離子電池具有更高的能量密度,是近年來新能源技術(shù)領(lǐng)域重要研究方向。
在鋰空電池中,氧氣從環(huán)境獲取,氧作為陽極反應(yīng)物不受限,所以鋰空電池的容量取決于鋰電極(陰極)。鋰空電池也需要催化劑進(jìn)行反應(yīng),催化劑的活性越高,電池的充放電效率和循環(huán)壽命就越好。通過旋轉(zhuǎn)圓盤電極,探究不同電催化材料活性,開發(fā)高效的廉價的催化劑材料,對于鋰空電池技術(shù)發(fā)展具有重大作用。
(陰極孔隙率對鋰空氣電池氧還原反應(yīng)的影響——旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極研究)
3、電化學(xué)動力學(xué)研究
電化學(xué)動力學(xué)研究主要研究對象是電極反應(yīng)動力,通過控制旋轉(zhuǎn)電極的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)恒定的質(zhì)量傳遞及可控的群體傳遞條件,進(jìn)行電極反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究,獲取極化曲線和電化學(xué)參數(shù),推斷反應(yīng)歷程和速率控制步驟,推論出合理的電極反應(yīng)機(jī)理,提供生產(chǎn)應(yīng)用理論依據(jù)。
(旋轉(zhuǎn)圓盤電極上的電催化反應(yīng)模型)
4、氧還原反應(yīng)(ORR)研究
氧還原反應(yīng)(ORR)本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移的過程,也就是能量轉(zhuǎn)換的過程,因此,理論上每一個氧化還原反應(yīng)都可以做成一個原電池。
氧氣還原反應(yīng)(ORR)是燃料電池和金屬空氣電池等多種能量存儲技術(shù)中最重要的催化過程之一,是現(xiàn)代可持續(xù)工業(yè)能源儲存和轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心。
(利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極技術(shù)測量鉑電催化劑的氧還原反應(yīng):I. 雜質(zhì)的影響、測量方法和應(yīng)用的校正方法
5、 氧析出反應(yīng)(OER)研究
氧氣析出反應(yīng)(OER)在電解水、可充電金屬-空氣電池等清潔能源的制備和轉(zhuǎn)化利用中起到重要作用,氧氣析出反應(yīng)的動力學(xué)十分緩慢,需要優(yōu)良的催化劑材料,目前有效的OER催化劑是IrO2和RuO2,但受限于貴金屬及其氧化物成本高、資源短缺的因素,研究開發(fā)低成本材料、工業(yè)相關(guān)活性和長期耐用性的OER催化劑具有重要意義。
(旋轉(zhuǎn)圓盤電極條件對Ir納米顆粒催化劑析氧反應(yīng)活性的影響及其與膜和電極組件的比較)
6、氫析出反應(yīng)(HER)研究
氫氣被廣泛認(rèn)為是可再生清潔能源的替代來源。通過電解水制氫的“綠氫”方式是目前氫能研究熱門方向。電解水時,質(zhì)子或水合氫離子在陰極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),生成氫氣析出,該過程簡稱為氫還原反應(yīng)(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。
通過氫析出反應(yīng)(HER)研究,開發(fā)工業(yè)氫氣經(jīng)濟(jì)性策略,對于氫能商用化發(fā)展,意義非凡。
(旋轉(zhuǎn)圓盤電極析氫反應(yīng)動力學(xué)測量中氫擴(kuò)散極限的修正)
7、二氧化碳還原(CO2RR)研究
二氧化碳還原反應(yīng) (CO2RR) 為可再生電力能源以儲存在化學(xué)鍵中的形式轉(zhuǎn)化為高附加值的燃料和化工原料提供了一種可行的方法,是實(shí)現(xiàn)自然界"碳循環(huán)"、緩解因過度排放CO2所導(dǎo)致諸多環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)。通過CO2RR可以生產(chǎn)一氧化碳(CO)、甲烷、甲酸鹽、甲醇、乙烯和碳鏈更長的烷烴等一系列產(chǎn)品。
在科研領(lǐng)域,通過旋轉(zhuǎn)圓盤電極展開二氧化碳反應(yīng)(C02RR)研究,開發(fā)高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性的電催化劑是進(jìn)一步推進(jìn)該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的重要前提。
(中性和弱酸性介質(zhì)中 CO2 還原和 H2 生成過程中界面 pH 值的電位旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極研究)
8、緩蝕劑評價與研究
緩蝕劑又稱為“腐蝕抑制劑”,在各種金屬腐蝕的各類防護(hù)方法中,使用緩蝕劑是工藝簡便,適用性強(qiáng)的技術(shù)策略,廣泛應(yīng)用于油氣開采、機(jī)械、化工、能源等領(lǐng)域。
利用旋轉(zhuǎn)圓柱電極,結(jié)合電化學(xué)方法(電化學(xué)交流阻抗、極化曲線)研究緩蝕劑在界面處的作用效果及機(jī)理,從而評價和篩選更優(yōu)質(zhì)的緩蝕劑材料成分結(jié)構(gòu),開發(fā)更好的緩蝕劑產(chǎn)品。
(利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)研究O2/CO2共存環(huán)境下,碳鋼管線在不同濃度緩蝕劑中的腐蝕電化學(xué)行為)
9、金屬材料腐蝕電位研究
金屬的腐蝕問題遍及各行各業(yè),不僅造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi),而且在工業(yè)生產(chǎn)過程中易導(dǎo)致較大的安全隱患,對人身和財產(chǎn)安全造成巨大威脅。
在科研實(shí)驗(yàn)中,金屬材料的腐蝕電位是金屬腐蝕與防護(hù)的最基本參數(shù)之一,基于電化學(xué)原理,應(yīng)用旋轉(zhuǎn)圓盤電極測量金屬材料與電解質(zhì)溶液之間的電流和電勢變化,來揭示腐蝕過程中的電化學(xué)反應(yīng)。
(旋轉(zhuǎn)圓盤電極上金屬電沉積的極限電流:溶液組成和遷移性質(zhì)的作用)
通過以上實(shí)驗(yàn)論文,可以看到,旋轉(zhuǎn)圓盤電極應(yīng)用非常廣泛。通過DSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極,展開相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,助力科研技術(shù)創(chuàng)新
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