旋轉(zhuǎn)圓盤電極電化學(xué)測試-環(huán)境氣氛重要性
一、通反應(yīng)氣體
氣體就是提供反應(yīng)物,如ORR測試通O2、HOR測試通H2,、CO2RR測試通CO2,對(duì)于反應(yīng)氣體在電解液溶解度小的,如ORR,測試存在極限擴(kuò)散電流,隨旋轉(zhuǎn)增大,02擴(kuò)散到電極表面的量越多,極限擴(kuò)散電流越大。
操作方法:以美國PINE旋轉(zhuǎn)圓盤環(huán)盤電極裝置為舉例說明:
反應(yīng)前通氣半個(gè)小時(shí)以上至飽和,反應(yīng)過程中持續(xù)通氣。一般使用F型導(dǎo)氣管通氣,上端進(jìn)氣口通氣至電解液液面以下,F(xiàn)型導(dǎo)氣管下端的玻璃砂芯會(huì)將通入的氣體分散成為很小的氣泡,這樣能夠增大氣體與電解液之間的接觸比表面積,從而讓電解液處于氣體飽和狀態(tài)的時(shí)間縮短。下端進(jìn)氣口通氣至電解液液面以上,為了防止在測試過程中通氣氣泡對(duì)工作電極表面樣品的干擾,會(huì)選擇從F型導(dǎo)氣管下端通氣。
二、通惰性氣體
我們什么要做背景扣除?
如ORR測試前需通惰氣,測N2飽和下的LSV尤其是非貴金屬材料,和非金屬材料,雙電層電容較大。需要在N2氣氛條件下測試后扣除N2背景。
具體操作方法:
一般在惰性氛圍下按照氧氣條件測試lsv,轉(zhuǎn)速可以給個(gè)小轉(zhuǎn)速(避免通氣波動(dòng)的影響),需要通N2半小時(shí),先測試N2飽和的LSV,作圖時(shí)用O2飽和下的LSV減去相應(yīng)轉(zhuǎn)速下N2飽和的LSV(電流密度相減),以扣除雙電容背景干擾。
三、通產(chǎn)物氣體
保證相同氣體飽和蒸氣壓,避免氣壓變量干擾,如OER、HER通O2、H2。根據(jù)能斯特方程,氣相產(chǎn)物的飽和蒸氣壓不同,會(huì)影響電極電勢。另外電解液中氣體的飽和度也會(huì)影響法拉第效率測定。
操作方法:反應(yīng)前通氣半個(gè)小時(shí)以上至飽和,反應(yīng)過程中可不用持續(xù)通氣,因?yàn)殡S著反應(yīng)進(jìn)行氣體產(chǎn)物會(huì)持續(xù)生成至飽和.
注意:三電極體系中用到的惰氣保護(hù)和產(chǎn)物氣體飽和,在工業(yè)的兩電極生成應(yīng)用上是不存在的。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室這么做的目的是排除其他變量影響,精確研究電極催化性能;而在工業(yè)應(yīng)用的目的是簡單、效益zuidahua,對(duì)于背景電容、是不是飽和蒸氣壓不是特別重視,這些都是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究已經(jīng)做完的,工業(yè)只需要提供研究好的zuihao性能催化劑。
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