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RDE旋轉(zhuǎn)圓盤電極技術(shù)幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)分享

更新時(shí)間:2023-04-12      點(diǎn)擊次數(shù):1426
    1、電化學(xué)反應(yīng)包含界面?zhèn)骱煞磻?yīng)和傳質(zhì)反應(yīng)2個(gè)過(guò)程,整體速度受限于最慢的那步反應(yīng)。
  2、穩(wěn)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,使用mm級(jí)常規(guī)尺寸的電極測(cè)試(微電極除外,比如直徑10μm的電極),往往受傳質(zhì)限制,無(wú)法研究速度較快電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。
  3、為了強(qiáng)化傳質(zhì),20世紀(jì)40年代以來(lái),逐漸發(fā)展了RDE、RRDE技術(shù),電流密度分布均勻,達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流的時(shí)間短,成為一種很有優(yōu)勢(shì)的穩(wěn)態(tài)測(cè)量技術(shù)。
  4、對(duì)于RDE而言,流體動(dòng)力學(xué)邊界厚度L受電極轉(zhuǎn)速控制,與電解液粘度系數(shù)有關(guān),對(duì)于水溶液,1600 rpm,邊界厚度約280μm。
  5、RDE旋轉(zhuǎn)時(shí),傳質(zhì)擴(kuò)散層厚度隨著轉(zhuǎn)速增加而降低,1600rpm,常規(guī)酸堿電極液下,擴(kuò)散層厚度約12μm,比靜止溶液典型的擴(kuò)散層厚度100μm小1個(gè)數(shù)量級(jí)左右。
  6、ORR測(cè)試,半波是極限擴(kuò)散電流密度一半對(duì)應(yīng)的電勢(shì),可以取一定電壓范圍(0.4-1 V RHE)數(shù)據(jù),通過(guò)Sigmoidal函數(shù)曲線擬合得到??梢远ㄐ栽u(píng)價(jià)催化劑活性,但是催化劑載量和轉(zhuǎn)速對(duì)其有一定影響。
  7、Pt催化劑測(cè)試ORR,一般選0.9 V RHE活性,然而文獻(xiàn)中報(bào)道的活性差異很大(甚至一兩個(gè)數(shù)量級(jí)),可能與不同公司(JM、TKK、E-Tek)有關(guān),也可能與載量、催化劑放置過(guò)久性能退化(最好不超過(guò)半年),還有測(cè)試技巧(比如ink制膜)、雜質(zhì)等有關(guān)。
  8、商業(yè)Pt/C,通過(guò)HUPD或者CO溶出測(cè)試,ECSA應(yīng)該大于70 m2/g。在0.1 M高氯酸,0.9 V RHE,面積比活性應(yīng)該大于0.2 mA/cm2,質(zhì)量比活性應(yīng)該大于0.15 mA/ug。
  9、RRDE測(cè)試H2O2產(chǎn)率,測(cè)量初期,由于Pt會(huì)發(fā)生表面氧化,因此會(huì)有一個(gè)隨時(shí)間衰減的背景電流。可以預(yù)先在高電位極化一段時(shí)間,消除背景電流。
  10、如果要測(cè)試H2O2產(chǎn)率低于1%,需要用CI電流中斷法測(cè)試。該方法可以消除背景電流干擾,可以測(cè)量超低H2O2產(chǎn)率,比如0.01%。
  11、RDE轉(zhuǎn)速要適當(dāng),保證層流,如果低于100 rpm,自然對(duì)流較大,如果轉(zhuǎn)速太高,可能產(chǎn)生湍流,文獻(xiàn)一般400-2500 rpm,是合適的。
  12、Nafion有兩個(gè)副作用,第一個(gè)是磺酸根陰離子會(huì)吸附在鉑表面,第二個(gè)是會(huì)包裹催化劑,阻礙氧氣傳質(zhì)。
  13、RDE技術(shù)也有局限,由于技術(shù)限制,往往不能超過(guò)10000rpm,與微電極相比,傳質(zhì)能力還是有限。半徑10μm的微電極,傳質(zhì)速度相當(dāng)于2485 rpm,半徑1μm的微電極,傳質(zhì)速度相當(dāng)于248500 rpm。這是RDE很難做到的。
  14、PEMFC實(shí)際工藝,傳質(zhì)是基于氣體對(duì)流,比RDE約快3個(gè)數(shù)量級(jí)。
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