几种新型钨基功能材料的设计合成及其电催化性能研究

发布时间：2024-03-21 02:14

　　高效的能源存储和转换可以减少化石燃料的使用,进而满足整个社会可持续发展的需求,相关技术的开发已经成为当前人类最主要的挑战之一。氢能具有的高热焓和环境友好型的特点,这使得其满足未来社会能源的需求,电催化析氢(HER)过程可以不放出二氧化碳,被认为是最经济和便捷的一种产氢手段。同时,在众多基于氢能的能源转换器件中,比如氢燃料电池,它的工作效率主要是由其阴极的氧还原反应(ORR)所决定。目前,铂基催材料是HER和ORR的商业催化剂,但是它们昂贵、储量少、弱的循环稳定性都严重制约其大规模的使用。因此,探寻具有高活性和稳定性的非贵金属HER和ORR催化剂仍然是目前的一个重要挑战。碳化钨材料因为碳嵌入钨晶格中使得其具有类铂的d电子结构,因此被认为在HER和ORR反应中具有取代贵金属Pt的潜能。但是在实际的碱性电解液中测试时,它们并没有表现出可观的类铂催化性能,这主要是由于钨活性位点在电催化反应中与HER和ORR中间产物(H*,OH*,O*和OOH*)之间较强的相互作用引起的催化剂中毒,特别是其中的含氧中间产物会逐渐导致活性位点钨向氧化钨(WxOy)转变,极大地损害催化剂的循环稳定性。因此,本文的工...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．?１人工制氢的主要途径趋势预测图［５］??

?实现社区供氢、区域供氢和氢基站大规模建设的时候，ＨＥＲ的优势也就最大程??度释放出来了。据统计，到２１００年，ＨＥＲ将会占到整个人工制氢的５０％，因此，??目前大力开展ＨＥＲ制氢的基础研究具有很好的学术和市场前景［４］。??１００１?ａ电解水产复?ｕ工业尾气制？??？天然气／甲....

图１．２未来十年我国氢燃料电池汽车的发展规划［７１??ＥＲＲ

?：加氢站达到千座?：??：?１〇〇???－黾？綠：??：氢能燃料电池汽车技：：术的推广应用?：??？术规模化示范运行？?：?？??：?：Ｉ万台燃料电池商用车：??？ＦＣ商用车规模商业化？：规模化示范运行?：??■?ＦＣ乘用市场启动．：启动燃料电池乘用车：??：ＦＣ客车５０００辆....

图１．３酸碱环境中电解水产氢的分步反应示意图Ｗ??

??步吸附的Ｈ＊的另一种脱附的方式，无论酸碱性，都是两个相邻的活性位点上吸??附的Ｈ＊直接耦合脱附形成Ｈ２。??Ｈ?■??Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｐｔ（ｌｌｌ）??ｍ?①?Ｓ＿＾?Ｉ??ｉ?⑧０ｈ＊??ｈ２ｏ?ｈ３ｏ＋?）?｜?〔?Ｈ２〇?〇Ｈ??Ｈ２〇＾ｙ＼ｊ￡Ｌ＾?ｈ２?ＪｓＬＪ....

图１．?４?（ａ）不同化学计量比和晶相的硼化钼ＸＲＤ图ｌ１１］，（ｂ）不同晶相硼化钼的ＨＥＲ极化??曲线（ＬＳＶ）【１１］，?（ｃ）典型ＭｏＢ的ＸＲＤ图丨１２】，（ｄ）?ＭｏＢ和ＭｏＢ／ｇ－Ｃ３Ｎ４的ＨＥＲ极化曲??线［１２］??

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本文编号：3933667