電催化ORR的全測試總結(jié)

1、精品文檔Nafion 溶液為 1ml 稀釋成 50ml，溶劑乙醇，異丙醇，DMF 等與催化劑材料有關 催化劑墨水濃度一般為 5mg/ml,負載量不要超過 400ug/cm作為參照的貴金屬催化劑負載量小于這個值，自行掌握，以一半居多電解液 0.1M 的 KOH 分別測試 N 充滿的 CV Q 充滿的 CV 和 LSV。N CV 活化，活化圈數(shù)自己實驗掌握，掃速為 100mV 電壓窗口略小于或等于 CV 測試窗口。N CV 測試，電壓窗口與參比電極有關，一般要換算成標準氫電極RHE 換算公式依據(jù)能斯特方程：E(RHE) = E(SCE) + 0.0591pH + 0.24 對于 0.1M KOH

2、是 E(SCE)+1.0083E(RHE) = E(NHE) + 0.0591pHE(NHE) = E(Ag/AgCI) + 0.197 ，也有 + 0.21 的，這里有疑問飽和甘汞電極 SCE 一般氫電極 NHE 對于 SCE 的 CV 測試參數(shù)一般畫圖的時候畫到-0.8，轉(zhuǎn)換到 RHE 的時候范圍是 0.2 到 1.2，因為氧氣還原 和氧化的平衡電位為 1.23V，ORF 的過電位就是比這個值的部分小的部分，過電 位越小，能量轉(zhuǎn)換效率越高因此對于 ORR 就是電位，無論起始還是半波都是越正 越好Q CV 測試，參數(shù)跟 N 樣Q LSV 測試參數(shù)1歡迎下載精品文檔測試從 0.2 掃到-1 因

3、為電極上發(fā)生的是氧還原反應，電位從正到負是還原過程 穩(wěn)定性測試有兩種，一種是測 i-t 曲線，電位選擇發(fā)生極限擴散后的電位， 對于SC般-0.3 或者-0.4，時間一般要數(shù)萬秒，另一種是循環(huán)幾千圈CV 后測 LSV 轉(zhuǎn)移電子數(shù)的測定也有兩種方法一種是利用 K-L 方程，這里引申一下解析 K-L 方程首先是 Levich 方程即 L 方程i(=a62朋叱qi 是極限擴散電流，注意這個不是實際測得的極限擴散部分電流，A 是電極幾何面積，D 為擴散系數(shù)，v 為粘度系數(shù)，C 為濃度，w 為角速度，n 為轉(zhuǎn)移電子數(shù) 這里有時直接用電流密度 j，那么方程中就去除面積 A另外這里的系數(shù) 0.62，對應角速度

4、 w,單位為 rad/s，而有時系數(shù)為 0.2，對應轉(zhuǎn)數(shù) N,單位為 r/min，換算公式 w=2pai*N 或者 w=pai*N/30，跟單位有關 但是實際測試情況為 Koutecky-Levich 方程，即 K-L 方程1二丄*丄二丄+_1_dP*2翊呼叫戶乙這里的 ik為無任何傳質(zhì)作用時的電流， 也就是動力學控制電流， 實際測試極限 擴散部分的電流是這個電流和理論極限擴散電流共同組成的因此求算轉(zhuǎn)移電子數(shù)是極限擴散電流的倒數(shù)對角速度平方根倒數(shù)作圖，得到的斜率除去常數(shù)，剩下的就是 n 了另外這個 ik動力學控制電流也是評估材料活性的標準之一，相對測試的極限擴 散電流，這個電流更為權(quán)威，具體方

5、法也是根據(jù)K-L 方程得到Jt =-這里 J 是當前電壓的測試電流密度，Jd為極限擴散電流密度，注意這里不是很清2歡迎下載精品文檔楚，不知道是用的測定的值還是通過轉(zhuǎn)移電子數(shù)計算得到的值。 不過顯然在某個 電壓下，當前測試的電流密度越大的那個，其 Jk也就越大，一般討論的是某個 半波電位處的 Jk另一種測定 n 的方法是通過旋轉(zhuǎn)圓盤圓環(huán)電極 RRDE 測試雙氧水分解RRD 是雙工作電極，在環(huán)上施加恒定電壓，可以分解盤上產(chǎn)生的 HO,并達到極 限擴散對于 CHI，這里五根線里面黑色的是地線，雙工作電極分別接綠線和黃線設定參數(shù)為 Electrode 2 那里對于雙氧水的堿性分解電位為 1.48 V vs. RHE 處理數(shù)據(jù)用的公式為或者池 6 200誅W島這里的 N 叫環(huán)捕集系數(shù)，在圓盤電極上發(fā)生反應，反應產(chǎn)物通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至圓環(huán) 電極上發(fā)生反應，但是由于溶液的徑向流動部分產(chǎn)物會帶往圓盤的邊緣和擴散到 溶液內(nèi)部，因此產(chǎn)物并不能得到完全反應，因此生成的產(chǎn)物與在環(huán)電極上被反應 的產(chǎn)物之比為收集系數(shù)，需要測定，測定是在 10mM 的 KFe(CN)6+溶劑，這里溶 劑有用體系，有用 KNQ有用 KCl，不清楚區(qū)別，測定條件是涂抹了催化劑，Q飽和，掃 LSV LSV 設定與正常一樣，得到的環(huán)盤電流密度比值就是捕集系數(shù)。 對于 N的理論值是通過公式計算的。實際上這個捕集系數(shù)就是在修正環(huán)電流