Kaip platina katalizuoja vandenilį?
Vandenilis ir deguonis reaguoja veikiant platinos katalizei (ne degimo reakcija). Po reakcijos platina išlieka ta pati be jokių cheminių pakitimų. Šios reakcijos negalima atlikti namuose, nes reakcijos greitis priklauso nuo juodosios platinos ir dujų paviršiaus ploto. Paprastai juodosios platinos ir platinos kiekis kuro elementuose yra labai mažas, tačiau plotas didelis, todėl reakcijos greitis yra labai greitas. Jis daugiausia naudojamas amoniake. Cheminiai procesai, tokie kaip nesočiųjų junginių oksidacija, oksidacija ir hidrinimas, anglies monoksido, azoto oksidų ir organinių medžiagų pašalinimas iš dujų, alkanų ir alkenų hidroizomerizacija ir kt.
Kaip metalas platina adsorbuoja vandenilį?
Platinos metalas yra pereinamasis metalas.
Dauguma pereinamųjų metalų pasižymi katalizinėmis savybėmis, kurias lemia tai, kad išorinis jų atomų d elektronų sluoksnis nėra pilnai užpildytas. Kadangi d elektronų sluoksnis nėra visiškai užpildytas, pereinamieji metalai turi galimybę adsorbuoti vieną ar daugiau dujų dujų fazės sąlygomis.
Akumuliatoriaus elektrodo paviršius padengtas smulkių platinos miltelių sluoksniu. Platina turi stiprią savybę sugerti dujas ir turi stabilias savybes.
Platina katalizuoja vandenilio ir deguonies reakciją. Esant platinai, vandenilis ir deguonis gali reaguoti kambario temperatūroje. Mechanizmas gali būti toks, kad platina gali absorbuoti vandenilį ir sumažinti jo aktyvavimo energiją.
Koks metalas gali katalizuoti vandenilio skilimą?
Platinos katalizatorius (angliškas pavadinimas platinumcatalyst) yra bendras katalizatoriaus, pagaminto iš metalinės platinos, kaip pagrindinio aktyvaus komponento, terminas. Naudokite platinos metalinį tinklelį, juodą platiną arba platiną ant nešiklio, pvz., aliuminio oksido, taip pat gali būti kokatalizatorių komponentų, tokių kaip metalinis renis. Jis daugiausia naudojamas tokiuose procesuose kaip amoniako oksidacija, naftos angliavandenilių riformingas, nesočiųjų junginių oksidacija ir hidrinimas bei anglies monoksido ir azoto oksidų pašalinimas iš dujų. Tai katalizatorius, dažnai naudojamas chemijos, naftos ir chemijos pramonės reakcijų procesuose.
Kodėl lygus platinos elektrodas gerai skaldo vandenį?
Kadangi elektrodo katalizinis poveikis daugiausia priklauso nuo dviejų veiksnių: elektrodo paviršiaus medžiagos ir elektrodo paviršiaus būklės (šiurkštumo arba lygumo). Naudojant platiną kaip katodą vandeniui elektrolizuoti, sumažės katodo vandenilio išsiskyrimo potencialas, todėl katodo elektrocheminė reakcija bus lengviau vykdoma.
Pagrindinis principas: Katodinė reakcija skirstoma į du procesus: 1. Vandens arba vandenilio jonai pirmiausia redukuojami, kad susidarytų tarpinis produktas vandenilio atomai. Šis žingsnis yra raktas į reakcijos sunkumą. 2. Tada vandenilio atomai sujungiami į vandenilio molekules, kurios yra vandenilio dujos.
Platinos elektrodas turi gerą adsorbcijos poveikį tarpinio produkto vandenilio atomams, sumažindamas vandenilio atomų aktyvumą, taip skatindamas reakcijos eigą. Jei tam tikri procesai, pvz., juodosios platinos galvanizavimas, yra naudojami elektrodo paviršiui šiurkštinti, kad susidarytų matinis arba porėtas būvis, elektrokatalizinis veikimas bus dar geresnis.
Kas yra vandens elektrolizės katalizatorius?
Katalizatoriai paprastai gali labai sumažinti elektrolizuoto vandens aktyvinimo energiją ir taip sumažinti elektrolizuoto vandens potencialą. Katalizatoriaus kokybė lemia bendrą įtampą, reikalingą vandeniui elektrolizuoti, ir elektros energijos konversijos į vandenilio energiją efektyvumą.
Pavyzdžiui, elektrolizės elementui, sudarytam iš dviejų grafito elektrodų, paprastai reikia didesnės nei 2 V įtampos, kad susidarytų vandenilis ir deguonis, nes grafitas nėra idealus katalizatorius, o elektrolizės elementui, sudarytam iš dviejų nerūdijančio plieno elektrodų, reikia maždaug 1 įtampos. 6-1.8 V vandeniliui ir deguoniui gaminti. Vandenilis ir deguonis. Didelis dėmesys energetikos srityje skiriamas naujų katalizatorių tyrimams, siekiant padidinti energijos konversijos efektyvumą.
Rūgščioje aplinkoje platina yra vandenilio išsiskyrimo reakcijos katalizatorius. Jis beveik neturi viršpotencialo ir labai mažo Tafel nuolydžio (papildoma įtampa, reikalinga norint padidinti srovę 10 kartų). Tai beveik idealus katalizatorius. Tačiau dėl platinos tauriųjų metalų išteklių trūkumo mokslininkai ieško pigių katalizatorių (pereinamųjų metalų sulfidų, karbidų ir fosfidų).
Iridžio oksidas yra deguonies išsiskyrimo reakcijos katalizatorius, tačiau jis taip pat priklauso nuo ribotų išteklių. Tuo pačiu metu dėl didelio potencialo ir rūgščios aplinkos labai nedaug medžiagų vienu metu gali turėti katalizinį aktyvumą ir stabilumą deguonies išsiskyrimo reakcijai, todėl iki šiol iridžio oksido pakaitalas nerastas.
Šarminėje aplinkoje platina ir iridžio oksidas vis dar yra geri katalizatoriai, tačiau dėl oksidų ir hidroksidų stabilumo šarminėje aplinkoje yra daugiau galimybių pereinamųjų metalų junginiams su mažu atominiu skaičiumi.
Pavyzdžiui, nikelio pagrindu pagaminti lydiniai pasižymi puikiu kataliziniu aktyvumu ir stabilumu vandenilio išsiskyrimo reakcijai, o nikelio ir geležies kompozicinės medžiagos ir kai kurios perovskito medžiagos pasižymi puikiu kataliziniu aktyvumu deguonies išsiskyrimo reakcijai.
Koks yra platinos katalizės principas vandenilio kuro elementuose?
Katalizinis principas yra tas, kad vandenilis skaidomas į elektronus ir vandenilio jonus (protonus) per katalizatorių (platiną) teigiamame kuro elemento elektrode. Protonai pereina per protonų mainų membraną (protonų mainų membraną) į neigiamą elektrodą ir reaguoja su deguonimi, virsdami vandeniu ir šiluma.
Atitinkami elektronai teka iš teigiamo elektrodo į neigiamą elektrodą per išorinę grandinę. Komerciniam vandenilio kuro elementų naudojimui vienas didžiausių iššūkių yra sąnaudų kontrolė. Dabartinė kuro elementų transporto priemonių kaina yra maždaug penkis kartus didesnė nei įprastų automobilių. Jo pagrindinis komponentas vadinamas protonų mainų membrana. Jis gali atskirti vandenilio elektronus į protonus, o tada pakeisti juos iš teigiamo elektrodo į neigiamą elektrodą, kad reaguotų su deguonimi, kad susidarytų vanduo ir šiluma. Atitinkamai protonų mainų membranos šerdis yra platinos katalizatorius. Platina yra taurusis metalas, kuris dažniausiai yra platina, vestuvinių žiedų medžiaga. Siekiant skatinti didelio masto komercializaciją, viena vertus, reikia mažinti katalizatoriaus kiekį, kita vertus, ieškoti nebrangių alternatyvių medžiagų.
Kokį vaidmenį platina atlieka vandenilio energijoje?
Platinos pagrindu pagamintame vandenilio kuro elemente vandenilis ir deguonis sujungiami gaminant elektrą, o vanduo ir šiluma yra vieninteliai šalutiniai produktai. Vandenilio ir deguonies molekulės reaguoja ir susijungia per protonų mainų membraną (PEM), padengtą platinos katalizatoriumi.
Platina ypač tinka kaip kuro elementų katalizatorius, nes leidžia vandeniliui ir deguoniui reaguoti optimaliu greičiu ir yra pakankamai stabilus, kad atlaikytų sudėtingą cheminę aplinką ir didelį srovės tankį kuro elemento viduje, kad veiktų efektyviai ilgą laiką.
Kuro elementai turi daug tų pačių savybių, kaip ir baterijos – tylus veikimas, nėra judančių dalių ir vyksta elektrocheminė reakcija, gaminanti elektrą. Tačiau, skirtingai nei baterijos, kuro elementai nereikalauja įkrovimo ir gali veikti neribotą laiką, kai yra kuro. Kuro elementas gali naudoti bateriją kaip sistemos komponentą generuojamai elektros energijai kaupti.