电解质浓度对Pt/C催化剂氧还原性能影响研究

"电解质浓度对Pt/C催化剂氧还原性能测量的影响" 电解质浓度对催化剂性能的影响是燃料电池领域中的一个重要研究方向，特别是在理解氧还原反应(ORR)这一关键过程时。Pt/C催化剂广泛用于燃料电池的阴极，因其具有较高的催化活性和稳定性。然而，其性能受到多种因素的影响，其中电解质的浓度就是其中之一。 林晓君和沈培康的研究工作关注的是电解质浓度变化如何影响Pt/C催化剂的氧还原质量活性。他们采用旋转环-盘电极(RRDE)技术进行实验，这是一种常用且灵敏的电化学测量方法，能够详细地分析ORR的动力学参数。RRDE由一个圆盘电极和一个环绕其的环电极组成，可以分别测量反应物的消耗和产物的生成，从而计算出电催化活性。 在0.1 mol/L的高氯酸溶液中，研究者逐步增加高氯酸钠的浓度，观察其对ORR的影响。他们发现随着高氯酸钠浓度的增加， Pt/C催化剂上氧还原的质量活性显著下降。具体来说，当高氯酸钠浓度达到1 mol/L时，质量活性仅剩未添加时的16.55%，这表明电解质浓度的提高显著抑制了催化剂的ORR性能。 此外，氧还原的起峰电位也出现负移，这意味着需要更低的电位才能启动ORR，但这并不意味着催化效率的提高，反而可能是由于电解质离子浓度的增加阻碍了氧气向催化剂表面的扩散，以及电解质离子在催化剂表面的吸附导致活性位点的减少。这种现象可能是因为高浓度的电解质离子增加了溶液的黏度，降低了氧气分子到达催化剂表面的速率，同时也可能影响了ORR中间体的吸附，从而降低了催化效率。 这项研究揭示了电解质浓度对燃料电池催化剂性能的复杂影响，对于优化燃料电池设计和提高其工作效率具有重要意义。为了改善催化剂的性能，研究人员需要进一步探索电解质的性质、浓度和组成如何影响ORR过程，以便找到最佳的电解质条件，以实现更高效的能源转换。此外，这些发现也为设计新型催化剂提供了理论依据，例如寻找能在高电解质浓度下保持高活性的催化剂材料，或调整电解质配方以减少对ORR的不利影响。