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活性炭辅助海水电解制氢的研究

娄月  
【摘要】:氢将成为21世纪的一种重要的洁净能源。因而,制氢技术的发展受到了世界各国的高度重视。制氢技术通常分为两大类:一类是电解水制氢,需要消耗电能;另一类是从其它一次能源转化制氢,伴随有能量损失。本文研究了活性炭辅助海水电解制氢,使电解海水的电压大幅度降低,同时抑制了氯气的产生,实现了节约电能的要求。 本文通过电化学方法对活性炭用量,催化剂种类和浓度,硫酸浓度进行了研究,测量的结果表明:相同浓度下,Ce4+的催化活性明显高于Fe3+,确定了在电压1.0V以下电解海水时的最佳实验条件为:活性炭含量15g/L海水,硫酸的浓度为1.0mol/L, Ce4+浓度为2×10-3mol/L。在此条件下,当电压为0.8V时,电解海水的平均电流可达到104.6mA,平均电流密度为87.17A/m2,产生氢气的电流效率可以达到98%以上。电解时阳极有二氧化碳生成,无氯气产生。 本文采用循环伏安法研究了铁和铈作催化剂时,活性炭辅助海水电解制氢的反应过程。在铁和铈作催化剂时,峰电流值随着扫描速度的增加而增大,且峰电流值与扫描速度平方根成正比,说明此反应过程是一个不可逆过程,电活性物质在电极界面的传质为线性扩散。采用气相色谱法分析电解阳极萃取物,检测出有机物表明,在电解过程中,阳极除了产生二氧化碳以外,还有其他的有机物产生。


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