关于水电解研究的读书报告 2011.09.05

不同催化剂载体对水电解性能影响 碳载催化剂 1. GNF载催化剂 2. ATO载催化剂 3. 亲水-疏水网孔结构催化剂 4.

1 碳载催化剂电解水性能 载体 Vulcan XC-72 阳极 Ir0.4Ru0.6O2（1mg·cm-2） 阴极 1 碳载催化剂电解水性能 载体 Vulcan XC-72 阳极 Ir0.4Ru0.6O2（1mg·cm-2） 阴极 Pt/C, RuO2/C,IrO2/C(0.5mg·cm-2) 3

电流密度1A·cm−2、电解温度80 ℃，电解池池压分别为1.65,1.661和1.779V H. M. Zhang,2010,Electrochimica Acta,55(5):1855-1861

2 GNF(graphitic nano-fibers)载催化剂电解水性能 性能对比 90 ℃、1A·cm-2 Pt/GNF：1.67V Pt/XC-72：1.72V Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147 5

石墨纳米纤维（graphitic nano-fibers）的合成 化学气相沉积法：原料H2/C2H4预热到500 ℃ ，NiO放置在氧化铝皿中做前驱体。 Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

低的H2/C2H4比率有利于GNF生成，因为此时的C多 GNFs生产参数 样品 H2/C2H4 温度 GNFs重量 产量 平均尺寸 比表面积 （%） （℃） （g） （g g-1catalyst h-1） Φ（nm） （m2g-1） GNFN700A 20/80 700 1.2360 34.3 7.5 49 GNFN600A 600 3.7470 56.5 5.3 67 GNFN500A 500 5.7020 57.0 4.1 170 GNFN500B 80/20 1.5770 14.6 4.4 163 GNFN400A 400 1.0410 11.5 3.7 138 GNFN350A 350 0.5080 2.4 2.6 252 1 生成温度相对较低，350℃就可以生成 2 产量由操作温度决定，产量最佳温度是500 ℃ 3 低的H2/C2H4比率有利于GNF生成，因为此时的C多 Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

合成过程的温控程序 Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

载体催化剂制备 反应器 乙二醇 碳载催化剂 加热 甲醛 KOH H2PtCl6 (或 H2PdCl4)溶液 255mg碳载体 反应器 乙二醇 碳载催化剂 加热 255mg载体加入30ml乙二醇内,不断搅拌中加入H2PtCl6 (或 H2PdCl4)溶液,KOH调整PH值到9,加乙二醇使溶液达到110ml开始还原,加热到75 ℃,逐滴加入37%甲醛87ml, 95 ℃保持3h使还原完全。关闭热源,搅拌冷却至室温,倒掉余液对沉淀进行洗涤离心干燥。 Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

TEM图像：Pt/GNF(a),Pt/XC-72(b),PtPd/GNF(c) Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

水电解电化学性能 7cm2单池90 ℃下电流-电压曲线:（1）Pt/XC-72,（2） Pt/GNF,（3） PtPd/GNF(0.8mg·cm-2) 阳极：Ir黑（2.0mg·cm-2），膜：Nafion-115 Grigoriev.S.A,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(6): 4143-4147

3 Sb掺杂SnO2（ATO）载催化剂电解水性能 阴极1mg·cm-2Pt/C (50 wt.% Pt） 阳极10mg·cm-2RuO2/ATO（20 wt.% RuO2） 80 ℃,电流密度为1A·cm-2时池压1.56V Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

其中阳极集流体表面沉积了一层Ru0.7Ir0.3O2和PTFE多孔层 催化剂制备 溶解 加入 超声5min 滴加HClO4 RuCl3 NaOH ATO 混合均匀 反应4天取沉淀物 加热 70 ℃ RuO2/ATO 450 ℃退火2h 干燥1天 离心分离 膜组件制备 混合 喷涂 热压 覆盖 热压 催化剂 Nafion PTFE薄板 Nafion-212 碳纸 膜组件 其中阳极集流体表面沉积了一层Ru0.7Ir0.3O2和PTFE多孔层 Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

电镜图片：(左)RuO2/ATO,15000×，(右) ATO,15000× Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

电镜图片：(左)RuO2/ATO,150000×，(右) ATO,150000× Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

Cyclic voltammogram of RuO2/ATO, 22 ℃,20 mV·s-1 Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

Wu, X. and K. Scott,(2011),International Journal of Hydrogen Energy,36(10): 5806-5810

4 亲水-疏水网孔结构催化剂电解水 性能：测试温度80 ℃,电流密度 2A·cm-2,电压为1.68V 4 亲水-疏水网孔结构催化剂电解水 性能：测试温度80 ℃,电流密度 2A·cm-2,电压为1.68V 阴极：Pt/C，5%Nafion,异丙醇（0.5mg·cm-2Pt/C(40%)） 阳极：IrO2/SnO2,5%Nafion,6%PTFE乳液,异丙醇(1.5mg·cm-2IrO2/SnO2 ) Wang.X,(2011) ,Electrochemistry Communications,13(5): 437-439

Wang.X,(2011) ,Electrochemistry Communications,13(5): 437-439

Wang.X,(2011) ,Electrochemistry Communications,13(5): 437-439