Kif il-platinu jikkatalizza l-idroġenu?
L-idroġenu u l-ossiġnu jirreaġixxu taħt katalisi tal-platinu (mhux reazzjoni ta 'kombustjoni). Wara r-reazzjoni, il-platinu jibqa' l-istess mingħajr ebda tibdil kimiku. Din ir-reazzjoni ma tistax titwettaq fid-dar, minħabba li r-rata ta 'reazzjoni tiddependi fuq l-erja tal-wiċċ tal-platinum iswed u gass. Ġeneralment, l-ammont ta 'platinu iswed u platinu fiċ-ċelloli tal-fjuwil huwa żgħir ħafna, iżda ż-żona hija kbira, għalhekk ir-rata ta' reazzjoni hija mgħaġġla ħafna. Jintuża prinċipalment fl-ammonja. Proċessi kimiċi bħal ossidazzjoni, ossidazzjoni u idroġenazzjoni ta 'komposti mhux saturati, tneħħija ta' monossidu tal-karbonju, ossidi tan-nitroġenu u materja organika minn gassijiet, idroizomerizzazzjoni ta 'alkani u alkeni, eċċ.
Kif jassorbi l-idroġenu tal-platinu tal-metall?
Il-metall tal-platinu huwa metall ta 'tranżizzjoni.
Il-biċċa l-kbira tal-metalli ta 'tranżizzjoni għandhom proprjetajiet katalitiċi, li hija determinata mill-fatt li s-saff ta' barra ta 'elettroni d ta' l-atomi tagħhom mhux mimli kompletament. Peress li s-saff tal-elettroni d mhux mimli kompletament, il-metalli ta 'tranżizzjoni għandhom il-kapaċità li jassorbu gass wieħed jew aktar f'kundizzjonijiet tal-fażi tal-gass.
Il-wiċċ ta 'l-elettrodu tal-batterija huwa miksi b'saff ta' trab fin tal-platinu. Il-platinu għandu kapaċità qawwija li jassorbi l-gass u għandu proprjetajiet stabbli.
Il-platinu jikkatalizza r-reazzjoni tal-idroġenu u l-ossiġnu. Fil-preżenza tal-platinu, l-idroġenu u l-ossiġnu jistgħu jirreaġixxu f'temperatura tal-kamra. Il-mekkaniżmu jista 'jkun li l-platinu jista' jassorbi l-idroġenu u jnaqqas l-enerġija ta 'attivazzjoni tiegħu.
Liema metall jista 'jikkatalizza d-dekompożizzjoni ta' l-idroġenu?
Katalist tal-platinu (isem Ingliż platinumcatalyst) huwa terminu ġenerali għal katalizzatur magħmul minn platinu tal-metall bħala l-komponent attiv ewlieni. Uża malji tal-metall tal-platinu, iswed tal-platinu, jew platinu fuq trasportatur bħal alumina, u jista 'jkun fih ukoll komponenti ta' cocatalyst bħal renju tal-metall. Jintuża prinċipalment fi proċessi bħall-ossidazzjoni tal-ammonja, ir-riforma tal-idrokarburi tal-pitrolju, l-ossidazzjoni u l-idroġenazzjoni ta 'komposti mhux saturati, u t-tneħħija ta' monossidu tal-karbonju u ossidi tan-nitroġenu mill-gassijiet. Huwa katalizzatur spiss użat fil-proċessi ta 'reazzjoni tal-kimika, taż-żejt u tal-industrija kimika.
Għaliex l-elettrodu tal-platinu bla xkiel huwa tajjeb biex jaqsam l-ilma?
Minħabba li l-effett katalitiku tal-elettrodu jiddependi prinċipalment fuq żewġ fatturi: il-materjal tal-wiċċ tal-elettrodu, u l-istat tal-wiċċ tal-elettrodu (ħruxija jew intoppi). L-użu tal-platinu bħala l-katodu biex elettrolizza l-ilma se jnaqqas l-evoluzzjoni tal-idroġenu potenzjal żejjed tal-katodu, u jagħmel ir-reazzjoni elettrokimika tal-katodu aktar faċli biex tipproċedi.
Prinċipju bażiku: Ir-reazzjoni tal-katodu hija maqsuma f'żewġ proċessi: 1. Ilma jew joni tal-idroġenu l-ewwel jitnaqqsu biex jipproduċu l-atomi tal-idroġenu tal-prodott intermedju. Dan il-pass huwa ċ-ċavetta biex tiddetermina d-diffikultà tar-reazzjoni. 2. L-atomi tal-idroġenu huma mbagħad magħquda f'molekuli tal-idroġenu, li huwa gass tal-idroġenu.
L-elettrodu tal-platinu għandu effett tajjeb ta 'adsorbiment fuq l-atomi tal-idroġenu tal-prodott intermedju, inaqqas l-attività tal-atomi tal-idroġenu, u b'hekk jippromwovi l-progress tar-reazzjoni. Jekk ċerti proċessi, bħall-electroplating tal-platinu iswed, huma wżati biex iħaffu l-wiċċ tal-elettrodu biex jiffurmaw stat matt jew poruż, il-prestazzjoni elettrokatalitika tkun saħansitra aħjar.
X'inhu katalizzatur tal-elettroliżi tal-ilma?
Il-katalizzaturi normalment jistgħu jnaqqsu ħafna l-enerġija ta 'attivazzjoni ta' l-ilma elettrolizzat, u b'hekk inaqqsu l-potenzjal żejjed ta 'ilma elettrolizzat. Il-kwalità tal-katalizzatur tiddetermina l-vultaġġ totali meħtieġ biex elettrolizza l-ilma u l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija elettrika f'enerġija tal-idroġenu.
Pereżempju, ċellula elettrolitika magħmula minn żewġ elettrodi tal-grafita ġeneralment teħtieġ vultaġġ akbar minn 2 V biex tipproduċi idroġenu u ossiġnu, minħabba li l-grafita mhix katalist ideali, filwaqt li ċellula elettrolitika magħmula minn żewġ elettrodi tal-istainless steel teħtieġ vultaġġ ta 'madwar 1. 6-1.8V biex tipproduċi idroġenu u ossiġnu. Idroġenu u ossiġnu. Ir-riċerka ta 'katalizzaturi ġodda biex tiżdied l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija hija fokus ta' attenzjoni kbira fil-qasam tal-enerġija.
F'ambjent aċiduż, il-platinu huwa katalizzatur għar-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu. M'għandha kważi l-ebda potenzjal żejjed u inklinazzjoni Tafel żgħira ħafna (il-vultaġġ addizzjonali meħtieġ biex iżid il-kurrent b'10 darbiet). Huwa katalizzatur kważi ideali. Madankollu, minħabba l-iskarsezza tar-riżorsi tal-metall prezzjuż tal-platinu, ix-xjentisti qed ifittxu xi katalizzaturi rħas (sulfidi tal-metall ta 'tranżizzjoni, karburi u fosfidi).
L-ossidu tal-iridju huwa katalist għar-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-ossiġnu, iżda jiddependi wkoll fuq riżorsi skarsi. Fl-istess ħin, minħabba potenzjal għoli u ambjent aċiduż, ftit sustanzi jistgħu simultanjament juru attività katalitika u stabbiltà għar-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-ossiġnu, s'issa ma nstab l-ebda sostituzzjoni għall-ossidu tal-iridju.
F'ambjenti alkalini, l-ossidu tal-platinu u ta 'l-iridju għadhom katalizzaturi tajbin, iżda minħabba l-istabbiltà ta' ossidi u idrossidi f'ambjenti alkalini, hemm aktar għażliet għal komposti ta 'metalli ta' transizzjoni b'numri atomiċi baxxi.
Pereżempju, ligi bbażati fuq in-nikil juru attività katalitika eċċellenti u stabbiltà għar-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu, u materjali komposti bbażati fuq in-nikil-ħadid u xi materjali perovskite juru attività katalitika eċċellenti għar-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-ossiġnu.
X'inhu l-prinċipju tal-katalisi tal-platinu fiċ-ċelloli tal-fjuwil tal-idroġenu?
Il-prinċipju katalitiku huwa li l-idroġenu jiġi dekompost f'elettroni u joni idroġenu (protoni) permezz ta 'katalizzatur (platinu) fl-elettrodu pożittiv taċ-ċellula tal-fjuwil. Il-protoni jgħaddu mill-membrana tal-iskambju tal-protoni (Proton Exchange Membrane) għall-elettrodu negattiv u jirreaġixxu mal-ossiġnu biex isiru ilma u sħana.
L-elettroni korrispondenti jiċċirkolaw mill-elettrodu pożittiv għall-elettrodu negattiv permezz taċ-ċirkwit estern. Għall-użu kummerċjali taċ-ċelloli tal-fjuwil tal-idroġenu, waħda mill-akbar sfidi hija l-kontroll tal-ispejjeż. L-ispiża attwali tal-vetturi taċ-ċelloli tal-fjuwil hija madwar ħames darbiet dik tal-karozzi ordinarji. Il-komponent ewlieni tiegħu jissejjaħ il-membrana tal-iskambju tal-protoni. Jista 'jissepara l-elettroni fl-idroġenu fi protoni, u mbagħad jiskambjahom mill-elettrodu pożittiv għall-elettrodu negattiv biex jirreaġixxi mal-ossiġnu biex jipproduċi ilma u sħana. B'mod korrispondenti, il-qalba tal-membrana tal-iskambju tal-protoni hija l-platinu tal-katalizzatur. Il-platinu huwa metall prezzjuż, li normalment huwa platinu, il-materjal ta 'ċrieki taż-żwieġ. Sabiex tiġi promossa l-kummerċjalizzazzjoni fuq skala kbira, minn naħa waħda, l-ammont ta 'katalizzatur għandu jitnaqqas, u min-naħa l-oħra, materjali alternattivi bi prezz baxx għandhom ikunu mfittxija.
X'rwol għandu l-platinu fl-enerġija tal-idroġenu?
F'ċellula tal-fjuwil tal-idroġenu bbażata fuq il-platinu, l-idroġenu u l-ossiġnu huma kkombinati biex jiġġeneraw l-elettriku, bl-ilma u s-sħana jkunu l-uniċi prodotti sekondarji. L-idroġenu u l-molekuli ta 'l-ossiġnu jirreaġixxu u jikkombinaw permezz ta' membrana ta 'skambju ta' protoni (PEM) miksija b'katalizzatur tal-platinu.
Il-platinu huwa partikolarment adattat bħala katalist għaċ-ċelloli tal-fjuwil minħabba li jippermetti li l-idroġenu u l-ossiġnu jirreaġixxu b'rata ottimali filwaqt li jkunu stabbli biżżejjed biex jifilħu l-ambjent kimiku kumpless u d-densità għolja ta 'kurrent ġewwa ċ-ċellula tal-fjuwil biex jiffunzjonaw b'mod effettiv fit-tul.
Iċ-ċelloli tal-fjuwil jaqsmu ħafna mill-istess karatteristiċi bħall-batteriji-tħaddim kwiet, l-ebda partijiet li jiċċaqilqu, u reazzjoni elettrokimika li tipproduċi l-elettriku. Madankollu, b'differenza mill-batteriji, iċ-ċelloli tal-fjuwil ma jeħtiġux iċċarġjar u jistgħu joperaw b'mod indefinit meta l-fjuwil ikun disponibbli. Ċellula tal-fjuwil tista' tuża batterija bħala komponent tas-sistema biex taħżen l-enerġija elettrika li tiġġenera.