氧化还原制备三维表面粗糙Pb电极电化学还原CO_2
本文选题:电化学还原CO_2 + 氧化-还原循环伏安 ; 参考:《浙江工业大学》2015年硕士论文
【摘要】:能源危机和温室效应的双重压力推动了将CO2转化为有附加值化学品的相关工作。本实验以Pb为工作电极,研制了一套水溶液体系中高效电催化还原CO2的反应系统,反应的主产物为HCOOH。采用简易的氧化-还原循环法(ORC)原位制备了表面粗糙的Pb电极,并优化了ORC方法的扫描速率和循环次数,以扫描速率为10 mV/s、扫描循环次数为4作为最佳制备条件得到粗糙Pb电极,并对其还原C02的最佳条件进行了探索,实验表明在常温常压下经过改进的粗糙Pb电极显示了极高的活性、选择性和能量利用效率,法拉第效率和能量效率分别为87.6%和51.2%,达到了平板Pb电极在低温或高压下的反应活性,且电极的稳定性良好。粗糙电极表面的三维结构和颗粒的亚稳态表面促进了该反应过程。基于实验基础设计了新型电化学还原C02产甲酸的反应器并对其工业化生产进行了经济成本的可行性分析,同时与现有CO2运输封存技术进行对比,明确了电化学还原技术使用的条件。本论文为改进其他用于电化学还原CO2金属电极的电化学行为提供了一条新途径,同时对电化学还原CO2产甲酸工业化提供了技术支持和经济分析。
[Abstract]:The energy crisis and the double pressure on Greenhouse Effect have driven efforts to turn CO2 into value-added chemicals. In this paper, a high efficiency electrocatalytic reduction system for CO2 in aqueous solution was developed with Pb as working electrode. The main product of the reaction was HCOOH. The rough surface Pb electrode was prepared in situ by a simple redox cycle method, and the scanning rate and cycle times of the ORC method were optimized. The rough Pb electrode was prepared at a scanning rate of 10 MV / s and a scanning cycle of 4. The optimum conditions for the reduction of CO2 were investigated. The experimental results show that the improved rough Pb electrode exhibits extremely high activity, selectivity, energy utilization efficiency, Faraday efficiency and energy efficiency of 87.6% and 51.2%, respectively, and achieves the reaction activity of the plate Pb electrode at low or high pressure. And the stability of the electrode is good. The three dimensional structure of the rough electrode surface and the metastable surface of the particles promote the reaction process. Based on the experimental results, a novel electrochemical reduction reactor for formic acid production from C02 was designed, and the feasibility of its industrial production was analyzed and compared with the existing CO2 transportation and storage technology. The conditions for the use of electrochemical reduction technology are defined. This paper provides a new way to improve the electrochemical behavior of other metal electrodes for electrochemical reduction of CO2, and provides technical support and economic analysis for the industrialization of the electrochemical reduction of CO2 to formic acid.
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O657.1;TQ225.121
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本文编号:1852312
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