Com catalitza el platí l'hidrogen?
L'hidrogen i l'oxigen reaccionen sota catàlisi de platí (no una reacció de combustió). Després de la reacció, el platí es manté igual sense cap canvi químic. Aquesta reacció no es pot dur a terme a casa, perquè la velocitat de reacció depèn de la superfície del negre de platí i del gas. En general, la quantitat de negre de platí i platí a les piles de combustible és molt petita, però l'àrea és gran, de manera que la velocitat de reacció és molt ràpida. S'utilitza principalment en amoníac. Processos químics com l'oxidació, oxidació i hidrogenació de compostos insaturats, eliminació de monòxid de carboni, òxids de nitrogen i matèria orgànica dels gasos, hidroisomerització d'alcans i alquens, etc.
Com adsorbeix l'hidrogen el platí metàl·lic?
El metall platí és un metall de transició.
La majoria dels metalls de transició tenen propietats catalitzadores, que estan determinades pel fet que la capa exterior d'electrons d dels seus àtoms no està completament plena. Com que la capa d'electrons d no s'omple completament, els metalls de transició tenen la capacitat d'adsorbir un o més gasos en condicions de fase gasosa.
La superfície de l'elèctrode de la bateria està xapada amb una capa de pols fina de platí. El platí té una forta capacitat per absorbir gasos i té propietats estables.
El platí catalitza la reacció de l'hidrogen i l'oxigen. En presència de platí, l'hidrogen i l'oxigen poden reaccionar a temperatura ambient. El mecanisme pot ser que el platí pot absorbir hidrogen i reduir la seva energia d'activació.
Quin metall pot catalitzar la descomposició de l'hidrogen?
El catalitzador de platí (nom anglès platinumcatalyst) és un terme general per a un catalitzador fet de platí metàl·lic com a component actiu principal. Utilitzeu malla metàl·lica de platí, negre de platí o platí en un suport com l'alúmina, i també pot contenir components cocatalitzadors com el reni metàl·lic. S'utilitza principalment en processos com l'oxidació d'amoníac, el reformat d'hidrocarburs de petroli, l'oxidació i hidrogenació de compostos insaturats i l'eliminació de monòxid de carboni i òxids de nitrogen dels gasos. És un catalitzador que s'utilitza sovint en processos de reacció de la indústria química, del petroli i de la indústria química.
Per què l'elèctrode llis de platí és bo per dividir l'aigua?
Com que l'efecte catalític de l'elèctrode depèn principalment de dos factors: el material de la superfície de l'elèctrode i l'estat de la superfície de l'elèctrode (rugositat o suavitat). L'ús de platí com a càtode per electrolitzar l'aigua reduirà el sobrepotencial d'evolució d'hidrogen del càtode, facilitant la reacció electroquímica del càtode.
Principi bàsic: La reacció del càtode es divideix en dos processos: 1. Primer es redueixen els ions d'aigua o d'hidrogen per produir el producte intermedi àtoms d'hidrogen. Aquest pas és la clau per determinar la dificultat de la reacció. 2. Els àtoms d'hidrogen es combinen després en molècules d'hidrogen, que és hidrogen gasós.
L'elèctrode de platí té un bon efecte d'adsorció sobre els àtoms d'hidrogen del producte intermedi, reduint l'activitat dels àtoms d'hidrogen, afavorint així el progrés de la reacció. Si s'utilitzen determinats processos, com ara la galvanoplastia de platí negre, per arruïnar la superfície de l'elèctrode per formar un estat glaçat o porós, el rendiment electrocatalític serà encara millor.
Què és un catalitzador d'electròlisi d'aigua?
Els catalitzadors solen reduir considerablement l'energia d'activació de l'aigua electrolitzada, reduint així el sobrepotencial de l'aigua electrolitzada. La qualitat del catalitzador determina la tensió total necessària per electrolitzar l'aigua i l'eficiència de conversió d'energia elèctrica en energia d'hidrogen.
Per exemple, una pila electrolítica composta per dos elèctrodes de grafit sol requerir una tensió superior a 2 V per produir hidrogen i oxigen, perquè el grafit no és un catalitzador ideal, mentre que una cel·la electrolítica composta per dos elèctrodes d'acer inoxidable requereix una tensió d'aproximadament 1. 6-1.8V per produir hidrogen i oxigen. Hidrogen i oxigen. La recerca de nous catalitzadors per augmentar l'eficiència de conversió d'energia és un focus de gran atenció en el camp energètic.
En un ambient àcid, el platí és un catalitzador de la reacció d'evolució d'hidrogen. Gairebé no té sobrepotencial i un pendent de Tafel molt petit (la tensió addicional necessària per augmentar el corrent en 10 vegades). És un catalitzador gairebé ideal. No obstant això, a causa de l'escassetat de recursos de metalls preciosos de platí, els científics busquen alguns catalitzadors barats (sulfurs de metalls de transició, carburs i fosfurs).
L'òxid d'iridi és un catalitzador per a la reacció d'evolució de l'oxigen, però també depèn de recursos escassos. Al mateix temps, a causa de l'alt potencial i l'entorn àcid, molt poques substàncies poden presentar simultàniament activitat catalítica i estabilitat per a la reacció d'evolució de l'oxigen, de manera que fins ara no s'ha trobat cap substitut per a l'òxid d'iridi.
En entorns alcalins, l'òxid de platí i iridi encara són bons catalitzadors, però a causa de l'estabilitat dels òxids i hidròxids en entorns alcalins, hi ha més opcions per als compostos de metalls de transició amb nombres atòmics baixos.
Per exemple, els aliatges a base de níquel presenten una excel·lent activitat catalítica i estabilitat per a la reacció d'evolució d'hidrogen, i els materials compostos a base de níquel-ferro i alguns materials de perovskita presenten una excel·lent activitat catalítica per a la reacció d'evolució d'oxigen.
Quin és el principi de la catàlisi del platí a les piles de combustible d'hidrogen?
El principi catalític és que l'hidrogen es descompon en electrons i ions hidrogen (protons) a través d'un catalitzador (platí) a l'elèctrode positiu de la pila de combustible. Els protons passen a través de la membrana d'intercanvi de protons (membrana d'intercanvi de protons) fins a l'elèctrode negatiu i reaccionen amb l'oxigen per convertir-se en aigua i calor.
Els electrons corresponents flueixen de l'elèctrode positiu a l'elèctrode negatiu a través del circuit extern. Per a l'ús comercial de les piles de combustible d'hidrogen, un dels majors reptes és el control de costos. El cost actual dels vehicles de pila de combustible és aproximadament cinc vegades superior al dels cotxes normals. El seu component central s'anomena membrana d'intercanvi de protons. Pot separar els electrons de l'hidrogen en protons, i després intercanviar-los de l'elèctrode positiu a l'elèctrode negatiu per reaccionar amb l'oxigen per produir aigua i calor. En conseqüència, el nucli de la membrana d'intercanvi de protons és el catalitzador de platí. El platí és un metall preciós, que sol ser el platí, el material dels anells de casament. Per afavorir la comercialització a gran escala, d'una banda, s'ha de reduir la quantitat de catalitzador i, d'altra banda, s'han de buscar materials alternatius de baix cost.
Quin paper juga el platí en l'energia de l'hidrogen?
En una pila de combustible d'hidrogen a base de platí, l'hidrogen i l'oxigen es combinen per generar electricitat, sent l'aigua i la calor els únics subproductes. Les molècules d'hidrogen i oxigen reaccionen i es combinen a través d'una membrana d'intercanvi de protons (PEM) recoberta amb un catalitzador de platí.
El platí és especialment adequat com a catalitzador per a les piles de combustible perquè permet que l'hidrogen i l'oxigen reaccionin a una velocitat òptima alhora que són prou estables per suportar l'entorn químic complex i l'alta densitat de corrent dins de la pila de combustible per funcionar de manera eficaç a llarg termini.
Les piles de combustible comparteixen moltes de les mateixes característiques que les bateries: funcionament silenciós, sense peces mòbils i una reacció electroquímica que produeix electricitat. Tanmateix, a diferència de les bateries, les piles de combustible no requereixen càrrega i poden funcionar indefinidament quan hi ha combustible disponible. Una pila de combustible pot utilitzar una bateria com a component del sistema per emmagatzemar l'energia elèctrica que genera.