高温型质子交换膜燃料电池与reformer之整合研究

《高温型质子交换膜燃料电池与reformer之整合研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、電化學(ELECTROCHEMICALENGINEERING)大綱Chapter1.原理Chapter2.導電性Chapter3.電雙層Chapter4.電化學反應過程Chapter5.電化學質傳現象Chapter6.電化學感應器Chapter7.電化學分析技術Chapter8.電鑄與電解Chapter9.電化學在工業應用2Chapter1.原理•1.1電解質與法拉第定律•1.2離子活性與電化學位能•1.3Debye-Huckel方程式•1.4表面過電位現象•1.5電池的電動勢•1.6電動勢和路端電壓的關係31.1電解質與法拉第定律•(1).演進:法拉第發表

2、電化學轉換定律與建立定量電化學；能仕特為電化學奠定了在熱力學的基礎；布拉格最後將電化學中動力學與熱力學做出重要貢獻。離子學界面現象電極學離子在溶電雙層理電極反映液論動力酸鹼理論Zeta電位電子轉移程序4電解質•電解質的定義：熔融狀態或溶於水中解離成陰、陽離子能幫助導電者，稱為電解質。電解質的種類：(1).酸類電解質：醋酸(CH3COOH)、氯化氫(HCl)、硫酸(HSO)、硝酸(HNO)。243(2).鹼類電解質：熟石灰，學名氫氧化鈣〔Ca(OH)〕、燒鹼2學名氫氧化鈉(NaOH)。(3).鹽類電解質：氯化鈉(NaCl)、硝酸鉀(KNO3)。5燃料電池-電解

3、質傳導示意圖6法拉利定律71.2離子活性與電化學位能•離子活性(lonactivity):濃度中要預測溶液性質之整體性質參數，定義離子的確實數目γ為活性系數(activitycofficient)：如莫耳濃度，千克?莫耳濃度，莫耳分數；i是以化學位能表示8電化學位能•一莫耳未帶電荷之物種i加入一個系中，即為自由能的改變量。•理想溶液中個別離子性質是不受到其他離子相互作用力影響，，非理想溶液中分子間彼此是有相互作用力的，應該修正為，•離子所攜帶的電荷將產生一電位能，若加入一莫耳離子，電荷大小為Z增大其變化，導致自由能量變化，系內自i，由能增加都是靠物質和電荷傳

4、送而產生的，總合稱為電化學位能。9熱力學-Gibbsfreeenergy(ΔG)•ΔG=H－TS,T、P=const.-ΔG/T=ΔH/T+ΔS-ΔG/T視為ΔSuniverse，熱力學告訴我們當ΔSuniverse>0時反應才會自發，不須自外界輸入能量，系統內化學反應可朝某方向逕自進行ΔG<0，自發(spontaneous)反應ΔG=0，反應達平衡(atequilibrium)ΔG>0，非自發(non-spontaneous)反應ΔG的S.I.制單位是焦耳，代表能量101.3Debye-Huckel方程式對非常稀釋溶液，方程式之分母近乎1，極限定律:，De

5、bye-Huckel方程式重新整理得知，假設B為已知，則可以繪出函數，從斜率，可以求得a值，若太小為負值，對於電解質而言，I值為0.1mol/kg。活性係數最初是隨著電解質濃度之增加而減小，如此Debye-Huckel方程式與極限公式一致，若加入一個I值於函數後方，則可稱之為哈克爾方程式(Huckelequation)。11Huckel方程式121.4表面過電位現象•電鍍沉積通常是在某偏離E的電位下進行，否則在電位E時，金屬的析鍍與還原速率相同，不會發生電鍍現象，此電位偏差值稱為過電壓。η=Ei-EeqEi=產生電流（I）所施加的電位（電壓）Eeq=平衡電位

6、（電壓）•理論上，外加電位大於平衡電位，則電鍍沉積就會發生，為了使沉積發生，電鍍液中很多因素造成需要更高的外加電位。13•活化過電壓（ActivationOverpotential）活化過電壓必須克服活化能障，對大多數的反應而言活化過電壓比較低，而還原氫氣的過電壓則非常高，在25℃，pH4時氫的還原電位E=－0.2366V，而Ph=10時E=－0.5915V，這些值與大部分的金屬比較起來很小，大部分的金屬表面氫氣的過電壓相當高，其將比錫、鋅、鋁、汞等高1伏特，但在鉑金屬，還原氫氣電位幾乎等於零，這也是利用氫氣/鉑作為標準氫電極的原因。•濃度過電壓（Conce

7、ntrationOverpotential）在析鍍過程中，金屬離子的表面濃度會降低，故電位須高於平衡電位以產生析鍍，此即是濃度過電壓產生的額外電位•阻抗過電壓（ResistanceOverpotential）。電鍍液本身會產生電阻。電鍍液的電阻會引起電位降，此為阻抗過電壓。阻抗過電壓會隨著電鍍液溫度的升高而增加，這是導因於電鍍液的蒸發。•表面過電壓（SurfaceOverpotential）一般是由鈍化層或其他表面化合物層所產生。141.5電池的電動勢氧化反應是化合價升高，失去電子的反應；還原反應是化合價降低，獲得電子的反應；發生這種電子交換事件的反應稱為氧

8、化還原反應。在丹尼耳電池裏，鋅陽極的鋅原子會溶解於硫