基于表面等離子體共振成像對(duì)電化學(xué)析氫反應(yīng)原位表征的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在新型清潔能源氫能的高效利用方面,氣體參與的電催化反應(yīng)是研究重點(diǎn)。優(yōu)化電極表面氣泡的動(dòng)力學(xué)行為與材料的開發(fā)同樣重要。目前氣泡動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法主要包括高速攝像機(jī)和原子力顯微鏡,但都缺乏了對(duì)氣泡完整行為過程中三相接觸線以及底部氣固接觸面積等信息手段的獲得,而通過估算又存在較大誤差。因此,尋找一種準(zhǔn)確捕獲并深入理解氣泡行為動(dòng)力學(xué)具有重要意義。
  針對(duì)以上問題,本論文以析氫反應(yīng)為模型,開發(fā)了一種基于表面等離子體成像技術(shù)從底部觀察氣泡行為

2、的新方法。獲得了如下創(chuàng)新成果:
  1.通過對(duì)不同浸潤性電極上析氣反應(yīng)和耗氣反應(yīng)中氣泡的半徑、接觸角的觀察,以及對(duì)三相接觸線和底面積的推算,疏氣體系的氣泡半徑隨時(shí)間變化指數(shù)(0.52)比親氣體系(0.48)略大。在疏氣電極表面由于表面能比較大,體相過飽和度較大,電極表面產(chǎn)生的氣體分子主要通過氣泡表面向氣泡中擴(kuò)散,注入到氣泡中。而對(duì)于相對(duì)親氣的電極,由于其表面能相對(duì)偏低,體相過飽和度較低,電極表面產(chǎn)生的氣體分子主要是沿著離電極表面較

3、近的部分向氣泡中擴(kuò)散,從而導(dǎo)致了略小的氣泡半徑和時(shí)間指數(shù)(0.48)。因此,隨著電極表面親氣程度的加深,從三相接觸線附近注入的比例增多,會(huì)更加降低氣泡半徑隨時(shí)間增長的指數(shù)。
  2.發(fā)展了一種利用表面等離子體共振成像技術(shù)觀察不同浸潤性的鉑電極表面單個(gè)氣泡的底面行為的方法。觀察了氫氣泡在不同浸潤性電極表面的生長行為。其中,疏氣電極上底面積是逐漸增長的趨勢,頸部收縮不明顯,并且由于接觸角的微小變化導(dǎo)致氣泡底面積的變化跟時(shí)間的關(guān)系略小于

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