Bagaimanakah platinum memangkinkan hidrogen?
Hidrogen dan oksigen bertindak balas di bawah pemangkinan platinum (bukan tindak balas pembakaran). Selepas tindak balas, platinum kekal sama tanpa sebarang perubahan kimia. Tindak balas ini tidak boleh dilakukan di rumah, kerana kadar tindak balas bergantung pada luas permukaan platinum hitam dan gas. Secara amnya, jumlah platinum hitam dan platinum dalam sel bahan api adalah sangat kecil, tetapi kawasannya besar, jadi kadar tindak balas adalah sangat cepat. Ia digunakan terutamanya dalam ammonia. Proses kimia seperti pengoksidaan, pengoksidaan dan penghidrogenan sebatian tak tepu, penyingkiran karbon monoksida, nitrogen oksida dan bahan organik daripada gas, hidroisomerisasi alkana dan alkena, dsb.
Bagaimanakah platinum logam menyerap hidrogen?
Logam platinum ialah logam peralihan.
Kebanyakan logam peralihan mempunyai sifat pemangkin, yang ditentukan oleh fakta bahawa lapisan luar elektron d atomnya tidak terisi sepenuhnya. Oleh kerana lapisan elektron d tidak terisi sepenuhnya, logam peralihan mempunyai keupayaan untuk menyerap satu atau lebih gas dalam keadaan fasa gas.
Permukaan elektrod bateri disalut dengan lapisan serbuk platinum halus. Platinum mempunyai keupayaan yang kuat untuk menyerap gas dan mempunyai sifat yang stabil.
Platinum memangkinkan tindak balas hidrogen dan oksigen. Dengan kehadiran platinum, hidrogen dan oksigen boleh bertindak balas pada suhu bilik. Mekanismenya mungkin platinum boleh menyerap hidrogen dan mengurangkan tenaga pengaktifannya.
Apakah logam yang boleh memangkinkan penguraian hidrogen?
Platinum catalyst (nama Inggeris platinumcatalyst) ialah istilah umum untuk mangkin yang diperbuat daripada platinum logam sebagai komponen aktif utama. Gunakan jejaring logam platinum, platinum hitam atau platinum pada pembawa seperti alumina, dan mungkin juga mengandungi komponen komangkin seperti logam renium. Ia digunakan terutamanya dalam proses seperti pengoksidaan ammonia, pembentukan semula hidrokarbon petroleum, pengoksidaan dan penghidrogenan sebatian tak tepu, dan penyingkiran karbon monoksida dan nitrogen oksida daripada gas. Ia adalah pemangkin yang sering digunakan dalam proses tindak balas industri kimia, petroleum dan kimia.
Mengapa elektrod platinum licin baik untuk membelah air?
Kerana kesan pemangkin elektrod terutamanya bergantung kepada dua faktor: bahan permukaan elektrod, dan keadaan permukaan elektrod (kekasaran atau kelancaran). Menggunakan platinum sebagai katod untuk mengelektrolisis air akan mengurangkan potensi lebihan evolusi hidrogen katod, menjadikan tindak balas elektrokimia katod lebih mudah untuk diteruskan.
Prinsip asas: Tindak balas katod terbahagi kepada dua proses: 1. Air atau ion hidrogen terlebih dahulu dikurangkan untuk menghasilkan atom hidrogen hasil perantaraan. Langkah ini adalah kunci untuk menentukan kesukaran tindak balas. 2. Atom hidrogen kemudiannya digabungkan menjadi molekul hidrogen, iaitu gas hidrogen.
Elektrod platinum mempunyai kesan penjerapan yang baik pada atom hidrogen produk perantaraan, mengurangkan aktiviti atom hidrogen, sekali gus menggalakkan kemajuan tindak balas. Jika proses tertentu, seperti penyaduran platinum hitam, digunakan untuk mengasarkan permukaan elektrod untuk membentuk keadaan beku atau berliang, prestasi elektrokatalitik akan menjadi lebih baik.
Apakah pemangkin elektrolisis air?
Pemangkin biasanya boleh mengurangkan tenaga pengaktifan air elektrolisis, dengan itu mengurangkan potensi berlebihan air elektrolisis. Kualiti pemangkin menentukan jumlah voltan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air dan kecekapan penukaran tenaga elektrik kepada tenaga hidrogen.
Sebagai contoh, sel elektrolitik yang terdiri daripada dua elektrod grafit biasanya memerlukan voltan lebih besar daripada 2 V untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen, kerana grafit bukanlah pemangkin yang ideal, manakala sel elektrolitik yang terdiri daripada dua elektrod keluli tahan karat memerlukan voltan kira-kira 1. 6-1.8V untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen. Hidrogen dan oksigen. Menyelidik pemangkin baharu untuk meningkatkan kecekapan penukaran tenaga adalah tumpuan perhatian besar dalam bidang tenaga.
Dalam persekitaran berasid, platinum adalah pemangkin untuk tindak balas evolusi hidrogen. Ia hampir tidak mempunyai potensi terlebih dan cerun Tafel yang sangat kecil (voltan tambahan yang diperlukan untuk meningkatkan arus sebanyak 10 kali). Ia adalah pemangkin yang hampir ideal. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kekurangan sumber logam berharga platinum, saintis sedang mencari beberapa pemangkin murah (sulfida logam peralihan, karbida dan fosfida).
Iridium oksida ialah pemangkin untuk tindak balas evolusi oksigen, tetapi ia juga bergantung kepada sumber yang terhad. Pada masa yang sama, disebabkan persekitaran yang berpotensi tinggi dan berasid, sangat sedikit bahan yang boleh mempamerkan aktiviti pemangkin dan kestabilan secara serentak untuk tindak balas evolusi oksigen, setakat ini tiada penggantian untuk iridium oksida ditemui.
Dalam persekitaran alkali, platinum dan iridium oksida masih merupakan pemangkin yang baik, tetapi disebabkan oleh kestabilan oksida dan hidroksida dalam persekitaran alkali, terdapat lebih banyak pilihan untuk sebatian logam peralihan dengan nombor atom yang rendah.
Sebagai contoh, aloi berasaskan nikel mempamerkan aktiviti pemangkin dan kestabilan yang sangat baik untuk tindak balas evolusi hidrogen, dan bahan komposit berasaskan besi nikel dan beberapa bahan perovskit mempamerkan aktiviti pemangkin yang sangat baik untuk tindak balas evolusi oksigen.
Apakah prinsip pemangkinan platinum dalam sel bahan api hidrogen?
Prinsip pemangkin ialah hidrogen diuraikan kepada elektron dan ion hidrogen (proton) melalui pemangkin (platinum) dalam elektrod positif sel bahan api. Proton melalui membran pertukaran proton (Proton Exchange Membrane) ke elektrod negatif dan bertindak balas dengan oksigen untuk menjadi air dan haba.
Elektron yang sepadan mengalir dari elektrod positif ke elektrod negatif melalui litar luar. Untuk penggunaan komersial sel bahan api hidrogen, salah satu cabaran terbesar ialah kawalan kos. Kos semasa kenderaan sel bahan api adalah kira-kira lima kali ganda daripada kereta biasa. Komponen terasnya dipanggil membran pertukaran proton. Ia boleh memisahkan elektron dalam hidrogen kepada proton, dan kemudian menukarnya daripada elektrod positif kepada elektrod negatif untuk bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan air dan haba. Sejajar dengan itu, teras membran pertukaran proton ialah platinum pemangkin. Platinum adalah logam berharga, yang biasanya platinum, bahan cincin perkahwinan. Untuk menggalakkan pengkomersilan berskala besar, dalam satu pihak, jumlah pemangkin mesti dikurangkan, dan sebaliknya, bahan alternatif kos rendah mesti dicari.
Apakah peranan yang dimainkan oleh platinum dalam tenaga hidrogen?
Dalam sel bahan api hidrogen berasaskan platinum, hidrogen dan oksigen digabungkan untuk menjana elektrik, dengan air dan haba menjadi satu-satunya hasil sampingan. Molekul hidrogen dan oksigen bertindak balas dan bergabung melalui membran pertukaran proton (PEM) yang disalut dengan mangkin platinum.
Platinum amat sesuai sebagai pemangkin sel bahan api kerana ia membolehkan hidrogen dan oksigen bertindak balas pada kadar optimum sambil cukup stabil untuk menahan persekitaran kimia yang kompleks dan ketumpatan arus tinggi di dalam sel bahan api untuk berfungsi dengan berkesan dalam jangka masa panjang.
Sel bahan api berkongsi banyak ciri yang sama seperti operasi bateri senyap, tiada bahagian bergerak dan tindak balas elektrokimia yang menghasilkan elektrik. Walau bagaimanapun, tidak seperti bateri, sel bahan api tidak memerlukan pengecasan dan boleh beroperasi selama-lamanya apabila bahan api tersedia. Sel bahan api boleh menggunakan bateri sebagai komponen sistem untuk menyimpan tenaga elektrik yang dihasilkannya.