Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đo Lường Dòng Điện và Đặc Trưng Điện Hóa của Phản Ứng Sinh Ra Khí Trên Điện Cực Vòng Xoay-Disk
Tóm tắt
Hành vi của các b bubbles trên điện cực vòng đĩa xoay (RRDE) trong quá trình điện phân nước đã được nghiên cứu như một nghiên cứu cơ bản để đánh giá hoạt động điện cực của phản ứng sinh ra khí. Khí được sinh ra trên bề mặt điện cực đã giảm diện tích bề mặt hoạt động và làm tăng quá điện thế cho quá trình điện phân. Chúng tôi đã điều tra cách hình dạng của điện cực ảnh hưởng đến hành vi của b bubbles và cách để có được bề mặt điện cực tối ưu không bị tắc nghẽn sử dụng điện cực vòng đĩa Pt (RRDE). Độ lệch chuẩn (SD) của dòng điện điện phân đã được thu được. Giá trị của SD có mối tương quan với hiện tượng tách b bubbles. Chúng tôi phát hiện rằng trường dòng do quay tạo ra làm loại bỏ b bubbles được sinh ra với sự giảm của SD. Do đó, SD lớn hơn cho thấy sự tích tụ b bubbles trên bề mặt điện cực và sự mắc kẹt của bề mặt trong phim khí. Điện cực vòng cho thấy dòng điện cao hơn với SD nhỏ hơn so với điện cực đĩa ở một quá điện thế cho cả phản ứng sinh ra oxy và hydro. Vì vậy, điện cực vòng tốt hơn điện cực đĩa để đánh giá phản ứng sinh ra khí. Điều kiện đo dòng điện tối ưu là sử dụng điện cực vòng ở tốc độ quay cao hơn 2500 vòng/phút, vì mối phụ thuộc của dòng điện và SD vào tốc độ quay là nhỏ đủ. Trong điều kiện này, HER tại -0,1 V, điện cực vòng cung cấp -260 mA cm−2, và đĩa cung cấp -160 mA cm−2. Đối với OER tại 2,2 V, điện cực vòng cung cấp 195 mA cm−2, và điện cực đĩa cung cấp 130 mA cm−2. Điện cực vòng thu được khoảng 35% dòng điện nhiều hơn điện cực đĩa, điều này có thể bị mất do ảnh hưởng của sự tắc nghẽn b bubbles. Để có được đo dòng điện tốt hơn trong phản ứng sinh ra khí, việc sử dụng điện cực vòng để loại bỏ các b bubbles khỏi bề mặt điện cực ở tốc độ quay cao là được khuyến nghị.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
citation_journal_title=Adv. Funct. Mater.; citation_title=Aerophilic electrode with cone shape for continuous generation and efficient collection of H2 bubbles; citation_author=C Yu, M Cao, Z Dong, K Li, C Yu, J Wang, L Jiang; citation_volume=26; citation_issue=37; citation_publication_date=2016; citation_pages=6830-6835; citation_doi=10.1002/adfm.201601960; citation_id=CR1
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Controlled electrochemical gas bubble release from electrodes entirely and partially covered with hydrophobic materials; citation_author=C Brussieux, P Viers, H Roustan, M Rakib; citation_volume=56; citation_publication_date=2011; citation_pages=7194; citation_doi=10.1016/j.electacta.2011.04.104; citation_id=CR2
citation_journal_title=J. Power Sources; citation_title=Hydrogen generation from water electrolysis - possibilities of energy saving; citation_author=DL Stojić, MP Marčeta, SP Sovilj, ŠS Miljanić; citation_volume=118; citation_publication_date=2003; citation_pages=315; citation_doi=10.1016/S0378-7753(03)00077-6; citation_id=CR3
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Water electrolysis on carbon electrodes enhanced by surfactant; citation_author=ZD Wei, MB Ji, SG Chen, Y Liu, CX Sun, GZ Yin, PK Shen, SH Chan; citation_volume=52; citation_publication_date=2007; citation_pages=3323; citation_doi=10.1016/j.electacta.2006.10.011; citation_id=CR4
citation_journal_title=Chem. Eng. J.; citation_title=Effect of alcohol, organic acid and potassium chloride concentration on bubble size, bubble rise velocity and gas hold-up in bubble columns; citation_author=M Jamialahmadi, H Müller-Steinhagen; citation_volume=50; citation_publication_date=1992; citation_pages=47; citation_doi=10.1016/0300-9467(92)80005-U; citation_id=CR5
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_title=Intensification of water electrolysis in a centrifugal field; citation_author=H Cheng, K Scott, C Ramshaw; citation_volume=149; citation_publication_date=2002; citation_pages=D172; citation_doi=10.1149/1.1512916; citation_id=CR6
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Mass transfer at a rotating ring-cone electrode and its use to determine supersaturation of gas evolved; citation_author=LJJ Janssen, E Barendrecht; citation_volume=29; citation_publication_date=1984; citation_pages=1207; citation_doi=10.1016/0013-4686(84)87180-7; citation_id=CR7
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Ohmic potential drop during alkaline water electrolysis; citation_author=LJJ Janssen, JJM Geraets, E Barendrecht, SDJ Stralen; citation_volume=27; citation_publication_date=1982; citation_pages=1207; citation_doi=10.1016/0013-4686(82)80137-0; citation_id=CR8
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Bubble behaviour during oxygen and hydrogen evolution at transparent electrodes in KOH solution; citation_author=LJJ Janssen, CWMP Sillen, E Barendrecht, SJD Stralen; citation_volume=29; citation_publication_date=1984; citation_pages=633; citation_doi=10.1016/0013-4686(84)87122-4; citation_id=CR9
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Electrolytic resistance of solution layers at hydrogen and oxygen evolving electrodes in alkaline solution; citation_author=LJJ Janssen, E Barendrecht; citation_volume=28; citation_publication_date=1983; citation_pages=341; citation_doi=10.1016/0013-4686(83)85132-9; citation_id=CR10
citation_journal_title=J. Appl. Electrochem.; citation_title=Ohmic resistance of solution in a vertical gas-evolving cell; citation_author=MPMG Weijs, LJJ Janssen, GJ Visser; citation_volume=27; citation_publication_date=1997; citation_pages=371; citation_doi=10.1023/A:1018449301423; citation_id=CR11
citation_title=Gas bubble behaviour during water electrolysis; citation_inbook_title=Hydrogen as an Energy Vector; citation_publication_date=1980; citation_pages=328-348; citation_id=CR12; citation_author=CWMP Sillen; citation_author=E Barendrecht; citation_author=LJJ Janssen; citation_author=SJD Stralen; citation_publisher=Dordrecht
citation_journal_title=J. Appl. Electrochem.; citation_title=The application of the methods of electrode kinetics, especially the impedance, to the study of gas evolving reactions at electrodes; citation_author=JA Harrison; citation_volume=15; citation_publication_date=1985; citation_pages=495; citation_doi=10.1007/BF01059290; citation_id=CR13
citation_journal_title=J. Electroanal. Chem.; citation_title=Ring electrode on rotating disc as a tool for investigations of gas-evolving electrochemical reactions; citation_author=IV Kadija, VM Nakić; citation_volume=34; citation_publication_date=1972; citation_pages=15; citation_doi=10.1016/S0022-0728(72)80497-2; citation_id=CR14
citation_journal_title=J. Electroanal. Chem.; citation_title=The effect of bubbles on the measured electrochemical parameters during hydrogen evolution on nickel; citation_author=JA Harrison, AT Kuhn; citation_volume=184; citation_publication_date=1985; citation_pages=347; citation_doi=10.1016/0368-1874(85)85538-6; citation_id=CR15
citation_journal_title=J. Appl. Electrochem.; citation_title=Electrochemistry of anodic F2 evolution at carbon electrodes: bubble adherence effects in the kinetics at rotating cone electrodes; citation_author=L Bai, BE Conway; citation_volume=18; citation_publication_date=1988; citation_pages=839; citation_doi=10.1007/BF01016039; citation_id=CR16
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_title=Hydrogen oxidation and evolution reaction kinetics on platinum: acid vs alkaline electrolytes; citation_author=W Sheng, HA Gasteiger, Y Shao-Horn; citation_volume=157; citation_publication_date=2010; citation_pages=B1529; citation_doi=10.1149/1.3483106; citation_id=CR17
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_title=Study of the kinetics of hydrogen evolution reaction on nickel-zinc alloy electrodes; citation_author=L Chen, A Lasia; citation_volume=138; citation_publication_date=1991; citation_pages=3321; citation_doi=10.1149/1.2085409; citation_id=CR18
Y. Zheng, Y. Jiao, Y. Zhu, L.H. Li, Y. Han, Y. Chen, A. Du, M. Jaroniec, S.Z. Qiao, Hydrogen evolution by a metal-free electrocatalyst. Nat. Commun. 5(1) (2014)
citation_journal_title=J. Electrochem. Soc.; citation_title=The kinetic parameters of the oxygen evolution reaction (OER) calculated on inactive anodes via EIS transfer functions: •OH formation; citation_author=DA García-Osorio, R Jaimes, J Vazquez-Arenas, RH Lara, J Alvarez-Ramirez; citation_volume=164; citation_publication_date=2017; citation_pages=E3321; citation_doi=10.1149/2.0321711jes; citation_id=CR20
citation_journal_title=ACS Catal.; citation_title=Electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) on Ru, Ir, and Pt catalysts: a comparative study of nanoparticles and bulk materials; citation_author=T Reier, M Oezaslan, P Strasser; citation_volume=2; citation_publication_date=2012; citation_pages=1765; citation_doi=10.1021/cs3003098; citation_id=CR21
citation_journal_title=Adv. Funct. Mater.; citation_title=Heterostructures for electrochemical hydrogen evolution reaction: a review; citation_author=G Zhao, K Rui, SX Dou, W Sun; citation_volume=28; citation_publication_date=2018; citation_pages=91; citation_id=CR22
citation_journal_title=Electrochim. Acta; citation_title=Measurement of dissolved hydrogen supersaturation during water electrolysis in a magnetic field; citation_author=H Matsushima, D Kiuchi, Y Fukunaka; citation_volume=54; citation_publication_date=2009; citation_pages=5858; citation_doi=10.1016/j.electacta.2009.05.044; citation_id=CR23