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NaOH溶液中碱浓度、氧气压力以及温度对Pt电极上氧气还原反应的影响
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学] O642[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]天津大学化工学院,天津300072, [2]中国科学院过程工程研究所,湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京100190, [3]精馏技术国家工程研究中心,天津300072
  • 相关基金:国家重点基础研究发展规划项目(973)(2013cB632601)及国家自然科学基金(51274178,51274179,51090382)资助
中文摘要:

设计制作一种新型耐压电化学池并采用循环伏安(CV)和线性扫描伏安(LSV)技术系统研究了碱浓度、氧气压力以及温度对NaOH溶液中氧气还原反应(ORR)的影响.研究结果表明,碱浓度、氧气压力和温度对ORR动力学和热力学都有很大的影响.随着碱浓度增大,ORR过程逐渐由2电子(生成HOi)转为1电子(生成Oi)反应,并且由于氧气溶解度减小和体系粘度增大ORR过程受到很大抑制.增大压力可以明显增加氧气溶解度,从而从动力学上促进ORR过程:同时计算得到了氧气在不同浓度NaOH溶液中的亨利系数.随着介质温度升高,由于氧气反应活性增强、扩散系数增大和溶解度减小的共同作用,表现出在给定浓度下存在一最佳温度使得ORR峰电流达到最大.

英文摘要:

In this study, the influences of alkali concentration, oxygen partial pressure, and temperature on the oxygen reduction reaction (ORR) were examined in detail, using a specially designed electrochemical cell, by cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSV) in NaOH solutions. It was found that the ORR pathway is dependent on the solution alkalinity, and is transformed from a two-electron reduction by forming HO; in dilute solutions to a one-electron reduction by forming stable O; in concentrated solutions. The process was significantly suppressed by decreases in the oxygen solubility and increases in the media viscosity. The oxygen pressure had a significant influence on the ORR, substantially promoting the ORR in alkaline solutions as a result of the greatly increased solubility of oxygen in the solutions. We obtained the Henry's constants of oxygen in NaOH solutions with different concentrations. The temperature had a clear dual effect on the ORR, as shown by the existence of an optimal temperature for the ORR in a given alkaline solution. These observations are discussed in terms of the oxygen reaction activity, oxygen solubility, and diffusion coefficient.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781