比较与研究应用双金属铂基合金电催化剂.doc

Engineering, 2011, 3, 836-841 doi:10.4236/eng.2011.38102 Published Online August 2011 (http://www.SciRP.org/journal/eng) 比较与研究应用双金属铂基合金电催化剂在氯碱电解中的优势 Faezeh Farzami 1* , Ezzatoalah Joudaki 1 , Seyed Jaleldin Hashemi 2 伊朗阿拉克大学化学工程系 石油技术大学 阿瓦兹 伊朗 E-mail: Faezeh_farzami@ Received January 29, 2011; revised May 25, 2011; accepted June 10, 2011 摘要 氧去极化在阴极中的应用，将有助于在氯碱电解中节能，为此发展最佳的高性能阴极电催化剂是必不可少的，使用双金属铂基合金的电催化剂，包括在碳的作用下铂钯和铂银在阴极氧去极化已被证明具有较高的膜性能。这项研究提出了在碳的作用下铂铷电催化剂阴极氧去极化和在碳与膜的作用下铂铷的性能比较，铂钯和铂银阴极电催化剂，采用相同的dsa-氯阳极。根据实验结果表明，有非常相似的腐蚀性电流功效在零间隙氧去极化烧碱膜中，并且是在用基pt-pd膜之间的各种因素的影响下，包括pt-ru和pt-ag的电催化剂。此外，ptpd/c电极比其他电极具有较好的表现，与ptag/c和ptru/c的零间隙氯碱膜电阴极的性能。 关键词； 氧去极化; 氯碱; cce; 电催化剂; 性能; 节能 引言 氯气作为世界上最重要的散装化学品之一，其主要的生产方式是电解盐水，氯不仅仅用于我们每天的生活中，而且也是化工生产中重要的组成部分，它能参与无数反应中，并主要应用于塑料，制药，无机，精细化工和特种行业等产品中，因此氯气的生产能力被视为衡量一个国家的化工行业发展状态的指标，生产氯气是一个能量消耗很大的过程，每生产一吨氯气就要消耗掉大约2100-3300千瓦时电能，并且还取决于生产进程的参数和类型，生产过程主要有三种途径，汞电解，隔膜和离子膜法，离子膜法是近来比较先进的技术，它能减少对环境的污染和电力的消耗，尽管由于离子交换膜的出现，替代了不洁净的汞电解，而且整体的能耗强度已经减少了许多，但能源消耗仍然是一个主要的问题 ca膜细胞中的阴极氧去极化取代了传统的阴极氢演变，这样降低了膜电压，因此大约节约了30%的能源消耗，减少了二氧化碳的排放量，使全球环境得以改善，传统和现行的离子膜制氯碱法其主要的区别是能源消耗量的不同，其初级能量可以用来发电，另一个区别是氢的生成与传统的阴极氢相比，阴极氧去极化比离子膜值氯碱法更有优势。在传统离子膜制氯碱工业中废氢的再利用最近以变的非常广泛，燃料膜法仅可以再利用大约50%的洁净氢能，而其代价是消耗大量的不洁净能源。此外，安装燃料电池堆是转换成另一种形式的资本投资，因此，现有的传统氢燃料氯碱电解法永远无法和阴极氧去极化相竞争 图1。传统 图2 阴极氧去极化原理 氯碱膜法先进的关键因素是阴极氧去极化，阴极氧去极化旨在促进氧的活性，在三相边界的阴极电催化剂颗粒（气液固），以有效的减少氧气，由于氧饱和的苛刻条件，并集中烧碱的氯碱离子膜媒介于电解槽，阴极氧去极化更容易受到比常规氢阴极更大的性能损失。另一种在氯碱膜的阴极氧去极化更容易受到过氧化稳定的影响，然而，过氧化最终分解到氢其中没有能量损耗的作用，但是过氧化阴极稳定性和烧碱处理问题上有潜在的不良影响，是一个棘手的副产品，不同的材料具有不同的结构，其中的一些材料也许可用于建造氧去极化的阴极，电催化剂带来的影响是较高的活性，在较低的膜电压下，在一段时间内阴极氧去极化受到电压的影响是很重要的。经常使用的氧气去极化催化剂如铂，银，碳基或纯金属，采用铂金由于成本高，需要不同的技术，如新开发的铂基合金的电催剂发有效的减少了铂金的使用量，两种不同的金属元素组合的合金的电催化剂比制现行的单金属有更广阔的发展前景，其最主要的原因可能是催化剂活性的提高，铂基合金电催化剂，包括铂钯和铂银阴极氧去极化在已经有在氯碱工业中应用的报道。在这项研究中，试图证明碳基阴极氧去极化可以用于铂铷电催化剂，其比较了碳基铂钯和铂银电催化剂的阴极氧去极化的性质与电流效率。也简要介绍了铂合金阴极电催化剂以及他们相关工作的筹备。 2实验制备及设置 2.1阴极制备 所采用的阴极具有相同的结构，但具有不同的铂合金电化学反应层，气体扩散层，反应层和集电极电流阴极结构组成如图。 气体扩散层，是一个非常薄的导电的多空板材，包括65%-70%的碳和35%-30%导电多孔板材，其主要构成是充分混合的碳和聚四氟乙烯粉末碳和聚四氟乙烯粉末混合导电的多空板材，挤压成片状均匀的混合物，然后展开负载在镀银镍