Kā platīns katalizē ūdeņradi?
Ūdeņradis un skābeklis reaģē platīna katalīzē (nevis sadegšanas reakcija). Pēc reakcijas platīns paliek nemainīgs bez ķīmiskām izmaiņām. Šo reakciju nevar veikt mājās, jo reakcijas ātrums ir atkarīgs no platīna melnā un gāzes virsmas laukuma. Parasti platīna melnā un platīna daudzums kurināmā elementos ir ļoti mazs, bet laukums ir liels, tāpēc reakcijas ātrums ir ļoti ātrs. To galvenokārt izmanto amonjakā. Ķīmiskie procesi, piemēram, nepiesātināto savienojumu oksidēšana, oksidēšana un hidrogenēšana, oglekļa monoksīda, slāpekļa oksīdu un organisko vielu atdalīšana no gāzēm, alkānu un alkēnu hidroizomerizācija utt.
Kā metāls platīns adsorbē ūdeņradi?
Platīna metāls ir pārejas metāls.
Lielākajai daļai pārejas metālu ir katalītiskās īpašības, ko nosaka tas, ka to atomu d elektronu ārējais slānis nav pilnībā piepildīts. Tā kā d elektronu slānis nav pilnībā piepildīts, pārejas metāliem ir iespēja adsorbēt vienu vai vairākas gāzes gāzes fāzes apstākļos.
Akumulatora elektroda virsma ir pārklāta ar smalka platīna pulvera slāni. Platīnam ir spēcīga spēja absorbēt gāzi un tam ir stabilas īpašības.
Platīns katalizē ūdeņraža un skābekļa reakciju. Platīna klātbūtnē ūdeņradis un skābeklis var reaģēt istabas temperatūrā. Mehānisms var būt tāds, ka platīns var absorbēt ūdeņradi un samazināt tā aktivācijas enerģiju.
Kāds metāls var katalizēt ūdeņraža sadalīšanos?
Platīna katalizators (angļu valodā platinumcatalyst) ir vispārīgs termins katalizatoram, kas izgatavots no metāla platīna kā galvenās aktīvās sastāvdaļas. Izmantojiet platīna metāla sietu, platīna melno platīnu vai platīnu uz nesēja, piemēram, alumīnija oksīda, kā arī var saturēt kokatalizatora sastāvdaļas, piemēram, metāla rēniju. To galvenokārt izmanto tādos procesos kā amonjaka oksidēšana, naftas ogļūdeņražu riformings, nepiesātināto savienojumu oksidēšana un hidrogenēšana, kā arī oglekļa monoksīda un slāpekļa oksīdu atdalīšana no gāzēm. Tas ir katalizators, ko bieži izmanto ķīmiskās, naftas un ķīmiskās rūpniecības reakciju procesos.
Kāpēc gludais platīna elektrods labi sadala ūdeni?
Tā kā elektroda katalītiskā iedarbība galvenokārt ir atkarīga no diviem faktoriem: elektroda virsmas materiāla un elektroda virsmas stāvokļa (raupjuma vai gluduma). Izmantojot platīnu kā katodu ūdens elektrolīzei, samazināsies katoda ūdeņraža izdalīšanās potenciāls, padarot katoda elektroķīmisko reakciju vieglāku.
Pamatprincips: Katoda reakcija ir sadalīta divos procesos: 1. Vispirms tiek reducēti ūdens vai ūdeņraža joni, lai iegūtu starpproduktu ūdeņraža atomus. Šis solis ir galvenais, lai noteiktu reakcijas grūtības pakāpi. 2. Pēc tam ūdeņraža atomi tiek apvienoti ūdeņraža molekulās, kas ir ūdeņraža gāze.
Platīna elektrodam ir laba adsorbcijas iedarbība uz starpprodukta ūdeņraža atomiem, samazinot ūdeņraža atomu aktivitāti, tādējādi veicinot reakcijas gaitu. Ja elektroda virsmas raupināšanai izmanto noteiktus procesus, piemēram, melnā platīna galvanizāciju, veidojot matētu vai porainu stāvokli, elektrokatalītiskā veiktspēja būs vēl labāka.
Kas ir ūdens elektrolīzes katalizators?
Katalizatori parasti var ievērojami samazināt elektrolizēta ūdens aktivācijas enerģiju, tādējādi samazinot elektrolizētā ūdens potenciālu. Katalizatora kvalitāte nosaka kopējo spriegumu, kas nepieciešams ūdens elektrolīzei, un elektroenerģijas pārvēršanas efektivitāti ūdeņraža enerģijā.
Piemēram, elektrolītiskajai šūnai, kas sastāv no diviem grafīta elektrodiem, parasti ir nepieciešams spriegums, kas lielāks par 2 V, lai ražotu ūdeņradi un skābekli, jo grafīts nav ideāls katalizators, savukārt elektrolītiskajai šūnai, kas sastāv no diviem nerūsējošā tērauda elektrodiem, ir nepieciešams aptuveni 1 spriegums. 6-1.8V, lai ražotu ūdeņradi un skābekli. Ūdeņradis un skābeklis. Enerģētikas jomā liela uzmanība tiek pievērsta jaunu katalizatoru izpētei, lai palielinātu enerģijas pārveidošanas efektivitāti.
Skābā vidē platīns ir ūdeņraža izdalīšanās reakcijas katalizators. Tam gandrīz nav pārpotenciāla un ļoti mazs Tafel slīpums (papildu spriegums, kas nepieciešams, lai palielinātu strāvu 10 reizes). Tas ir gandrīz ideāls katalizators. Tomēr platīna dārgmetālu resursu trūkuma dēļ zinātnieki meklē dažus lētus katalizatorus (pārejas metālu sulfīdus, karbīdus un fosfīdus).
Iridija oksīds ir skābekļa evolūcijas reakcijas katalizators, taču tas ir atkarīgs arī no ierobežotiem resursiem. Tajā pašā laikā augstā potenciāla un skābās vides dēļ ļoti maz vielu var vienlaikus uzrādīt katalītisko aktivitāti un stabilitāti skābekļa evolūcijas reakcijai, tāpēc līdz šim nav atrasts irīdija oksīda aizstājējs.
Sārmainā vidē platīns un irīdija oksīds joprojām ir labi katalizatori, taču oksīdu un hidroksīdu stabilitātes dēļ sārmainā vidē ir vairāk iespēju pārejas metālu savienojumiem ar zemu atomu skaitu.
Piemēram, sakausējumiem uz niķeļa bāzes ir lieliska katalītiskā aktivitāte un stabilitāte ūdeņraža evolūcijas reakcijai, un niķeļa-dzelzs kompozītmateriāliem un dažiem perovskīta materiāliem ir lieliska katalītiskā aktivitāte skābekļa izdalīšanās reakcijai.
Kāds ir platīna katalīzes princips ūdeņraža kurināmā elementos?
Katalītiskais princips ir tāds, ka ūdeņradis sadalās elektronos un ūdeņraža jonos (protonos), izmantojot katalizatoru (platīnu) kurināmā elementa pozitīvajā elektrodā. Protoni iet caur protonu apmaiņas membrānu (protonu apmaiņas membrānu) uz negatīvo elektrodu un reaģē ar skābekli, pārvēršoties par ūdeni un siltumu.
Atbilstošie elektroni caur ārējo ķēdi plūst no pozitīvā elektroda uz negatīvo elektrodu. Ūdeņraža kurināmā elementu komerciālai izmantošanai viens no lielākajiem izaicinājumiem ir izmaksu kontrole. Pašreizējās degvielas elementu transportlīdzekļu izmaksas ir apmēram piecas reizes lielākas par parastajām automašīnām. Tās galveno komponentu sauc par protonu apmaiņas membrānu. Tas var atdalīt ūdeņraža elektronus protonos un pēc tam apmainīt tos no pozitīvā elektroda uz negatīvo elektrodu, lai reaģētu ar skābekli, veidojot ūdeni un siltumu. Attiecīgi protonu apmaiņas membrānas kodols ir platīna katalizators. Platīns ir dārgmetāls, kas parasti ir platīns, kāzu gredzenu materiāls. Lai veicinātu liela mēroga komercializāciju, no vienas puses, jāsamazina katalizatora daudzums, no otras puses, jāmeklē lēti alternatīvi materiāli.
Kāda ir platīna loma ūdeņraža enerģijā?
Ūdeņraža kurināmā elementā uz platīna bāzes ūdeņradis un skābeklis tiek apvienoti, lai ražotu elektroenerģiju, un vienīgie blakusprodukti ir ūdens un siltums. Ūdeņraža un skābekļa molekulas reaģē un apvienojas caur protonu apmaiņas membrānu (PEM), kas pārklāta ar platīna katalizatoru.
Platīns ir īpaši piemērots kā kurināmā elementu katalizators, jo tas ļauj ūdeņradim un skābeklim reaģēt optimālā ātrumā, vienlaikus ir pietiekami stabils, lai izturētu sarežģīto ķīmisko vidi un augstu strāvas blīvumu degvielas šūnā, lai efektīvi darbotos ilgtermiņā.
Kurināmā elementiem ir tādas pašas īpašības kā akumulatoriem — klusa darbība, bez kustīgām daļām un elektroķīmiska reakcija, kas ražo elektrību. Tomēr atšķirībā no akumulatoriem degvielas elementiem nav nepieciešama uzlāde un tie var darboties bezgalīgi, kad ir pieejama degviela. Kurināmā šūna var izmantot akumulatoru kā sistēmas sastāvdaļu, lai uzglabātu tā radīto elektroenerģiju.