金属杂质离子对电解水的影响

《金属杂质离子对电解水的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、湖南大学硕士学位论文金属杂质离子对电解水的影响姓名：孙涛申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李国希；徐长云20110601T程顾{：学9,：i2文摘要氢能是一种清洁、高效的二次能源，电解水是实现工业化制氢的重要方法。能耗是制约电解水制氢发展的最主要因素，电解槽、电极材料及电解液是影响能耗的关键。目前相关研究集中在电解槽与电极材料方面，对电解液的研究较少。本文研究了碱性水电解液(30％KOH溶液)中的金属杂质离子对电解水制氢的影响。研究了各种金属杂质离子在碱性电解液中的最高可能浓度，金属杂质离

2、子在碱性电解液中的电化学行为，以及其对电解水制氢效率及能耗的影响。AI”、cr3+、Zn2+在30％KOH溶液中的溶解度比较大，最高浓度分别为12304、11959、30542mg／L；Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ni2+在30％KOH溶液中的溶解度很小，最高浓度分别为662．5、56．9l、67．64、1．614mg／L。Al”、Ni2+、Cr3+、M06+、Ti3+等金属离子在30％KOH溶液不能单独沉积出来，Zn2+、Cu2+、Fe”能单独沉积出来。Zn2+的沉积电位在一1．5V左右(vs

3、Hg／HgO)，随离子浓度及温度的升高而正移，Zn2+的还原为一个双电子步骤，为不可逆过程。Cu2+的沉积电位在．0．6V左右，随离子浓度及温度的升高而正移，Cu2+的还原为两个单电子步骤，均为不可逆过程。Fe”的沉积电位在．0．7V左右，随离子浓度的升高而负移，Fe3+的还原为一个单电子步骤一个双电子步骤，均为不可逆过程Zn2+、Cu2+、Fe3+能在30％KOH溶液中沉积出来的最低浓度分别为0．1268、1．249、0．273mg／L，这也是它们对电解水有害的最低浓度。Fe”沉积后阴极的T1l

4、oo(100mA／cm2)为500mY左右，Cu2+沉积后阴极的qloo为600mV左右，与Ni．Zn、Ni．Mo．Fe等高析氢活性阴极相te,(n100=200mV左右)，分别增大了300mV和400mV，从而大大降低电解水制氢的效率，增大能耗。由于电沉积的Zn能溶于30％KOH溶液，Zn2+在电解水过程中会不断还原和氧化，不但降低了阴极的析氢性能，而且持续消耗了电能，对碱性水电解制氢效率和能耗的危害最大。关键词：电解水；金属杂质离子；电沉积；催化活性II舍属杂质离子对l乜白7水的影响Abstr

5、actHydrogenenergyisacleanandefficientsecondaryenergy．Waterelectrolyzedisallimportantmethodtoachievehydrogenindustrialization．Butenergyconsumptionisthemostimportantfactorthathindersthedevelopmentofwaterelectrolysisforhydrogenenergy，andtheelectrolyser，e

6、lectrodematerialsandelectrolytearekeypointstowardenergyconsumption．Recently，researchesareconcentratedintheelectrolyserandelectrodematerials，lessintheelectrolyte．Thethesisstudiedtheinfluenceofmetalimpurityionsinalkalineelectrolyte(3O％KOHsolution)onwate

7、relectrolysisefficiencyandenergyconsumption．Thehighestpossibleconcentrationandtheelectrochemicalbehaviorofmetalimpurityionsinalkalineelectrolyte，anditsimpactontheefficiencyandenergyconsumptionofwaterelectrolysiswereinvestigatedinthethesis．Theexperimen

8、talresultsonthehighestpossibleconcentrationofmetalimpurityionsinalkalineelectrolyteindicatedthatthesolubilityofA1”，C，．Zn2+in30％KOHsolutionisrelativelylarge，andtheirhighestpossibleconcentrationwereseparately12304merlE，11959mg／L，30542mg／L；thesol