碳化钼微观结构调控及其电解水析氢性能研究
发布时间：2021-10-10 14:32
用于开发清洁和可持续氢能源的有效技术一直备受关注。为此,一种有效的方法是基于电解水制氢。铂（Pt）基材料拥有极佳的电催化活性和稳定性,但由于其在自然界中含量极少,价格昂贵,因而阻碍了其广泛应用。纳米结构的过渡金属催化剂,价格低廉、电催化活性好、稳定性佳,因而作为贵金属铂的最具前景的替代材料被广泛研究。然而,迄今为止,研发由廉价和地球储量丰富的元素组成的催化剂,开发具有低过电势的高活性电解水产氢催化剂仍然是一项巨大挑战。鉴于此,本文主要研究内容:合成超薄二维碳化钼电催化材料,调控碳化钼微观结构形貌,研究其电解水析氢反应催化反应机理,提高电解水析氢反应催化活性。在纳米层次上设计和构建超薄二维碳化钼表界面结构,调控电解水析氢反应催化活性,降低电解水析氢反应过电势,提高电解水析氢反应电流密度和循环稳定性;采用多种表面和纳米制备手段,结合表界面结构表征、电化学测试和密度泛函理论模拟计算,深入研究二维电催化剂催化活性组分间的催化作用。具体工作和研究结果如下:（1）通过控制三氧化钼（MoO3）升华和氢气（H2）还原之间的反应动态平衡,提供了一种简单、经济高...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界钼资源和钼储量分布图（来源美国地质调查局2015年发布的数据）
年俄国物理学家 DmitryAleksandrovichLachinov 开发一种通过电解去工业合成氢气和氧气的方法。20 世纪 20 年代和 30 年代开发设计大量不同的电解槽，并在同一时期建造了几座大型 100 MW 的工厂。[64]然而，大约在第二次世界大战期间，由于氨肥料工业大量使用碳氢化合物能源和水力发电，电解水发展基本停止。直到 20 世纪 70 年代的石油危机，电解水所产生的氢能成为解决能源危机和可持续供应问题的有效方法被人们重视起来。[65]电解水的发展历程如图 1-2 所示。电解水是一个能量密集型产业，需要输入大量的电能来获取氢气。传统上，电解水所使用的电力来自矿物燃料，因此电解水制氢的优点受到质疑。直到水能、风能和太阳能的推进，电解水才在当今炽手可热的可持续绿色发展中掀起轩然大波。由于水能、风能和太阳能发电是间歇性的可再生能源，因此始终需要备用发电机来提供稳定和连续的电力。电解水非常适合这些间歇性能源，因为可以利用过量的电力来电解水制备氢能。
华南理大学博士学位论文循环型新能源——氢能是未来最重要的能源。氢能源制备技术的发展对于氢能源汽车、氢能站建设以及日用燃气起到关键的保障作用。目前制氢技术主要是由烃类水蒸气重整制氢，全球 96%左右的氢气产量来自于烃类蒸汽重整工艺，其中又以天然气蒸汽重整占48%左右，这种技术既消耗了不可再生能源又产生大量的 CO2，而且制备的氢气中还含有~2%的一氧化碳，限制了其在氢能源汽车（燃料电池）领域中的应用发展。因此，这种传统技术制备的氢气并非真正的清洁能源。目前，电解水产氢技术由于清洁无污染（电解产物只有氢气和氧气）和高效率（80%以上）等优势，引起了研究人员的广泛关注。并且电解水制氢技术可以适应水能、风能和太阳能等发电的间歇性与季节性，将多余的电能转化成可存储的氢能源。图 1-3 显示了用于分布式发电的氢可再生能源系统的总体概念图。[67]在我国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》和《国家“十二五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能源及相关的研究计划内容。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高质量单层MoS2的可控合成及其在微纳电子方面的应用（英文）[J]. 杨小年,李强,胡国锋,王泽高,杨振宇,刘兴强,董明东,潘曹峰. Science China Materials. 2016(03)
本文编号：3428563
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
世界钼资源和钼储量分布图（来源美国地质调查局2015年发布的数据）
年俄国物理学家 DmitryAleksandrovichLachinov 开发一种通过电解去工业合成氢气和氧气的方法。20 世纪 20 年代和 30 年代开发设计大量不同的电解槽，并在同一时期建造了几座大型 100 MW 的工厂。[64]然而，大约在第二次世界大战期间，由于氨肥料工业大量使用碳氢化合物能源和水力发电，电解水发展基本停止。直到 20 世纪 70 年代的石油危机，电解水所产生的氢能成为解决能源危机和可持续供应问题的有效方法被人们重视起来。[65]电解水的发展历程如图 1-2 所示。电解水是一个能量密集型产业，需要输入大量的电能来获取氢气。传统上，电解水所使用的电力来自矿物燃料，因此电解水制氢的优点受到质疑。直到水能、风能和太阳能的推进，电解水才在当今炽手可热的可持续绿色发展中掀起轩然大波。由于水能、风能和太阳能发电是间歇性的可再生能源，因此始终需要备用发电机来提供稳定和连续的电力。电解水非常适合这些间歇性能源，因为可以利用过量的电力来电解水制备氢能。
华南理大学博士学位论文循环型新能源——氢能是未来最重要的能源。氢能源制备技术的发展对于氢能源汽车、氢能站建设以及日用燃气起到关键的保障作用。目前制氢技术主要是由烃类水蒸气重整制氢，全球 96%左右的氢气产量来自于烃类蒸汽重整工艺，其中又以天然气蒸汽重整占48%左右，这种技术既消耗了不可再生能源又产生大量的 CO2，而且制备的氢气中还含有~2%的一氧化碳，限制了其在氢能源汽车（燃料电池）领域中的应用发展。因此，这种传统技术制备的氢气并非真正的清洁能源。目前，电解水产氢技术由于清洁无污染（电解产物只有氢气和氧气）和高效率（80%以上）等优势，引起了研究人员的广泛关注。并且电解水制氢技术可以适应水能、风能和太阳能等发电的间歇性与季节性，将多余的电能转化成可存储的氢能源。图 1-3 显示了用于分布式发电的氢可再生能源系统的总体概念图。[67]在我国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》和《国家“十二五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能源及相关的研究计划内容。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高质量单层MoS2的可控合成及其在微纳电子方面的应用（英文）[J]. 杨小年,李强,胡国锋,王泽高,杨振宇,刘兴强,董明东,潘曹峰. Science China Materials. 2016(03)
本文编号：3428563
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