เซลล์นี้มี: วิธีทดสอบประสิทธิภาพสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าทั่วไป

วิธีการหาค่าประสิทธิภาพเพื่อตรวจสอบเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าองค์ประกอบจะทดสอบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าทั่วไปภายในห้องโดยสารแบตเตอรี่เดี่ยว (แบตเตอรี่เดี่ยว), อิเล็กโทรดจานหมุน (RDE) และอิเล็กโทรดจานหมุน (RRDE), โวลแทมเมตรีแบบรอบ (CV) และโวลแทมมีแบบสำรวจใน (LSV) วิธีนี้มีข้อดีและขอบเขตการใช้งานเพื่อดูการทำความเข้าใจพื้นฐานและสรุปของวิธีที่คุณจะสามารถตรวจสอบตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าได้อย่างเต็มรูปแบบและวิธีสำรวจวิธีใช้ ส่งเสริมการวิจัยในเซลล์และการใช้งานไฟฟ้าอื่นๆ

แบตเตอรี่เดี่ยว (แบตเตอรี่เดี่ยว)

วิธีสำคัญส่วนหนึ่งในการหาค่าคุณสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าคือผสมตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้า, แอลกอฮอล์, น้ำและความร้อนนำโปรตอนในส่วนที่จำเป็นเพื่อให้เป็นจุดสังเกตนี้จะถูกพ่นหรือแปรงบนสมรรถนะของโปรตอนหรือชั้นกระจายแก๊ส และได้อิเล็กโทรดทำหน้าที่ร้อนกดร้อนประสิทธิภาพการเร่งสำรวจที่ประเมินประสิทธิภาพของวิธีแบตเตอรี่เดี่ยวสามารถวิเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าต่าง ๆ ได้

แนวทางที่เป็นไปได้สำหรับการวิจัยเซลล์ที่จำเป็นสามารถประเมินประสิทธิภาพของไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาในสภาพการทำงานจริงและการพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ตรวจสอบร่างกายของตัวเร่งปฏิกิริยาในอิเล็กโทรดฟังก์ชั่น, โปรตอน, และไดรฟ์ของแก๊สขับเคลื่อนการเตรียมตัวอิเล็กโทรดจะช่วยให้ต่อยอดในสภาพการทำงานจริงและพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ตรวจสอบวิธีการทำงานของแบตเตอรี่เดี่ยวประสิทธิภาพการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้า แต่จะทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับไฟฟ้าขับเคลื่อนการขับเคลื่อนบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้า

วิธีอิเล็กโทรดจานหมุนและอิเล็กโทรดจานหมุนคู่ (RDE และ RRDE)

อิเล็กโทรดจานหมุน (RDE) และอิเล็คโทรดจานหมุนในทิศทาง (RRDE) เป็นสองการทดสอบระบบไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปสำหรับส่วนประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าวิธีนี้สามารถประเมินระบบไฟฟ้าเบื้องต้นของตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าได้ ได้แก่ กิจกรรม, เครื่องหมาย, และเครียสตรวจสอบได้ในเวลาอันสั้นสำหรับการศึกษาวิจัยของนักเคมีไฟฟ้า (ตรวจสอบลดออกซิเจน (ORR) โดยการพิจารณาอย่างละเอียดวิธีการพิจารณาเป็นพิเศษถ่ายเทความเข้มข้นของระบบวิเคราะห์ได้เพื่อตรวจสอบที่องค์กรวิจัยได้สูงวิธี

อิเล็กโทรดจานหมุนไปยังคู่ (RRDE): เป็นเทคนิคการตรวจสอบไฟฟ้าที่พัฒนาจาก RDE และดูตัวอย่างสำหรับผลิตภัณฑ์กลางในการตรวจสอบเคมีไฟฟ้าก่อนเกิดการตรวจสอบบนลดอิเล็คโทรดจานผลิตภัณฑ์กลางในเส้นทางพาโดยจานเล็กโทรดวง โดยการใช้ศักย์ไฟฟ้าต่ออิโทรเล็กดคู่เพื่อตรวจสอบออกซิไดผลิตภัณฑ์กลางกระแสสำรวจออกซิเดชันสามารถพิจารณาบนอิเล็คโทรดศูนย์กลางได้ศึกษาวิถีทางวิทยาอย่างต่อเนื่องและต่อเนื่องและสำรวจผลิตภัณฑ์กลางได้

ตรวจสอบวิธีแบตเตอรี่เดี่ยว RDE และ RRDE เพื่อดูมากกว่าการตรวจสอบเบื้องต้นและการศึกษาค้นคว้าเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่เดี่ยวให้มีประสิทธิภาพโดยรวมของตัวเร่งปฏิกิริยาในสภาพการทำงานจริงมากขึ้นสำหรับการทดสอบ ORR อัตราการผลิต H₂O₂ และจำนวนการถ่ายเทอิเล็กตรอน (n) สิ่งสำคัญคือต้องลดออกซิเจนบนตัวเร่งไฟฟ้าสามารถคำนวณได้สูตรต่อไปนี้:

ฉัน_D เคยเป็นของฟาราเดย์บนอิเล็กโทรดจาน, I_R เป็นครั้งแรกของฟาราเดย์บนอิเล็กโทรดคู่, และ N เป็นประวัติความเป็นมาของอิเล็กโทรดจานสำหรับ H₂O₂

โวลแทมมีแบบรอบ (CV)

โวลแทมเมตรีแบบรอบ (CV) โดยปกติแล้วจะใช้เวลาไฟฟ้าแบบทรานเซียนต์ที่ใช้สำหรับการตรวจสอบและพลศาสตร์ของการตรวจสอบโดยการควบคุมศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดให้สแกนและสำรวจดินแดนที่ตามมาหลังจากนั้นเป็นผลให้เกิดการลดและออกซิเดชันกันบนอิโทรเล็กด และบันทึกกราฟกระแส-ศักย์ไฟฟ้า

รูปแสดงแบบสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C ส่วนส่วน: ส่วนที่เฉพาะเจาะจง, ส่วนชั้น, ส่วนออกซิเดชั่นของ Pt, ส่วนย่อย Pt, และยอดการสลายจากกราฟิคการสลายในองค์ประกอบเล็กอิโทรด Pt ในกราฟฟิกส์คำนวณพื้นที่ผิวที่มีการตรวจสอบไฟฟ้าที่ความถี่สูง (ECSA) ของตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าได้เฉพาะพื้นที่ผิวที่มีการสำรวจไฟฟ้าต่อของแพลตตินัมพื้นที่เป็น m²/g วิทยาลัยคือ:

ECSA = Q/（mC）

Q=S/u

Q คือการปรับรวมของยอดการสลายในกราฟิค CV หลังจากนั้นลบชั้นสองชั้นออก, m นั่นคือของ Pt บนจาจาไฟฟ้า, C คือค่าความสามารถในการตรวจสอบของชั้นบางของส่วนประกอบบนผิว Pt (210μC/cm²), S คือพื้นที่รวมของยอดการสลายในนั้นในกราฟ CV, และ u นั่นคือการตรวจสอบระหว่างการทดสอบ CV ECSA เป็นหลักสำคัญสำหรับการสำรวจตัวเร่งปฏิกิริยาพลาติเบส

โวลแทมมีแบบสำรวจสำรวจ (LSV)

โวลแทมเมตรีแบบสำรวจความถี่ (LSV) ฟังก์ชั่นการใช้สัญญาณสแกนศักย์ไฟฟ้าของระบบกับเวลา (ซึ่งศักย์ไฟฟ้าปรับเปลี่ยนระบบ) สำหรับระบบไฟฟ้าทำงานและศูนย์กลางไฟฟ้าสำหรับในขณะที่เดียวกันวัดกระแสที่ไหลระหว่างแกนไฟฟ้าทำงานและแกนไฟฟ้าช่วยสำหรับกราฟโพลาไรเซชัน กราฟโพลาไรเซชันสำหรับสำรวจลดออกซิเจน (ORR) ทั่วไปสามารถสามส่วน: เว็บไซต์ควบคุมโดยพลศาสตร์, เว็บไซต์ควบคุมแบบผสมระหว่างพลศาสตร์และศูนย์กลาง, และส่วนควบคุมการทำงานของระบบ

ควบคุมโดยพลศาสตร์: ส่วนนี้อัตราความเร็ว ORR ช้าๆ ค่อย ๆ ค่อย ๆ พิจารณาหรือประสิทธิภาพของระบบอย่างช้าๆ เพื่อลดความเร็วของกระแสข้อมูลช้าช้า...

ตำแหน่งควบคุมแบบผสมระหว่างพลศาสตร์และทิศทาง: ในกรณีที่ศักย์ไฟฟ้าลดลงต่อไปในอัตราที่ ORR เร่งขึ้นซึ่งโดยการควบคุมของกระแสในกระแสเมื่อศักย์ไฟฟ้าลดลง อัตรานี้อัตรา ORR ส่วนใหญ่โดยทั้งอัตราพลศาสตร์ของความเข้มข้นและอัตราการไหลของออกซิเจน

ที่นั่งควบคุม: ส่วนนี้อัตราพลศาสตร์ของมักจะมากกว่าอัตราการไหลของออกซิเจนเพื่อดูลดออกซิเจนบนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาฟ้ามากกว่าอัตราของออกซิเจนจากอิเล็กโทรไลต์จำนวนมากองค์กรผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาฟ้าร้องอัตรา ORR ใช้ควบคุมโดยอัตราการไหลของออกซิเจนและกราฟิคโพลาไรเซชันนี้มัลติฟังก์ชั่นระดับกระแสที่จำกัดกระแสของกระแสไม่เปลี่ยนแปลงตามศักย์ไฟฟ้า

ในกราฟโพลาไรเซชัน ORR หลายอย่างสามารถอ่านกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยา: ศักย์เริ่มต้น (Eonset) และศักย์ครึ่งคลื่น (E1/2)

ศักย์เริ่มต้น (ออนเซต):

ศักย์เริ่มต้นเป็นค่าศักย์ไฟฟ้าที่ขอบเขตระหว่างสถานที่ควบคุมโดยพลศาสตร์และบริเวณควบคุมแบบผสมระหว่างพลศาสตร์และข้อสังเกตในกราฟโพลาไรเซชัน วิธีการวัดต่าง ๆ สำรวจที่แตกต่างกันออกไป:

ค่าศักย์ไฟฟ้าที่ 5% ของแม่น้ำที่จำกัด

ค่าศักย์ไฟฟ้าที่กระแสกระแส 0.1 mA/cm²

การตัดกันของเส้นสัมผัสที่จุดความชันสูงสุดตัวควบคุมแบบผสมระหว่างพลศาสตร์และแผงควบคุมกับกระแสกระแสเป็นศูนย์

ศักย์ครึ่งลื่น (E1/2):

ศักย์ครึ่งคลื่นเป็นค่าศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะกับกระสือเท่ากับศูนย์กลางของกระแสที่จำกัดความถี่สะท้อนนี้ถึงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาปานกลางของตัวเร่งไฟฟ้าใน ORR

ในจำนวนที่เป็นจุดศูนย์กลางของที่นั่น ORR สำหรับการสำรวจของอิเล็กโทรดต่าง ๆ ใช้สมการ Koutecky-Levich (KL):

1 / I_D=1/ฉัน_K+1/(Bw^1/2)

ฉัน_D คือกระแสที่วัดได้, I_K คือกระแสน้ำพลศาสตร์, w คือปริมาณการหมุนของอิเล็กโทรด (rpm หรือ rad/s), และ B คือค่าสมการกลับของความชันที่คำนวณปริมาตรของสมการ Levich:

B=0,62nFAC₀D₀^2/3u^-1/6

นั่นก็คือจำนวนส่วนประกอบต่างๆ ที่เกิดขึ้นต่อจากออกซิเจน, F คือค่าคงที่ของฟาราเดย์ (96485 C/mol), D₀ คือค่าสมประสิทธิ์ของ O₂,₀ นั่นก็คือของ O₂ ในอิเล็กโทรไลต์, และ ν นั่นคือจลน์ของอิเล็กโทรไลต์

ความถี่ของการเริ่มต้นอย่างรวดเร็วที่สำคัญของวิธีการทดสอบตัวเร่งความเร็วให้กับฟ้าต่าง ๆ ในการวิจัยเคมีไฟฟ้า โดยการใช้วิธีที่พบบ่อยๆ นักวิจัยสามารถหาค่าของตัวเร่งตัวที่ประสบความสำเร็จได้และมีความสามารถในการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์และเคมีไฟฟ้าอื่นๆ