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法拉第效率
鎖定
法拉第效率是指實際生成物和理論生成物的百分比。其大小受温度、電解質濃度、施加電壓、溶液酸度甚至電極材料純度的影響。
- 中文名
- 法拉第效率
- 外文名
- Faraday efficiency
- 領 域
- 電化學
法拉第效率簡介
法拉第效率為近期燃料電池等電化學領域常常出現的名詞,可理解為實際生成物與理論生成物的百分比。具體求法為Faraday efficiency=
,其中m為生成物實際摩爾數,n為反應電子數,F為法拉第常數,即一摩爾電子所含的電量,I為電流,t為時間。
法拉第效率相關研究
催化劑純度對法拉第效率的影響
二氧化碳是温室氣體的一種重要成分,現今眾多的科學家提出了多種方式以望能夠減小其在大氣中的含量。將二氧化碳轉為可供人類使用的能源是最吸引人的方式。這其中電催化由於具有反應易控,原料能夠循環利用,生產過程不產生二氧化碳和易於模塊化這些優點,成為了二氧化碳催化領域的熱點。在眾多電催化材料中,Ag具有產物選擇性極高,化學性質穩定,對環境無害等優點,因而有學者探究了不同純度的銀對於CO2還原的法拉第效率。
對市售925銀、950銀、999銀和9999銀進行了檢測,發現前兩者Ag純度未達到標牌要求。分別以上述四種銀片作為工作電極,Pt片為對電極,飽和KCl的Ag/Ag Cl電極作為參比電極,0.5mol/L碳酸氫鉀為電解液,測試了其電催化還原二氧化碳的性能,結果證明950銀的過電勢最小,為-1.1V;而999銀和9999銀過電勢基本一致,為-1.3V,為最大。在相同電勢下,950銀的電流密度在大多數電位下比其它高。但對於生成CO的法拉第效率而言,9999銀顯著高於其它,最高達到60%。在以Ag為催化材料進行電催化還原CO2時,應選擇高純度Ag
[1]
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電解質種類對法拉第效率的影響
主要原因可能是氯離子對電極表面有吸附,阻礙了反應的進行,也會有少量的氯氣產生。而硫酸根則由於其離子半徑較大,沒有吸附在電極表面,導致其乙醇的法拉第效率比氯化鉀中略高。而KHCO3溶液中醇類法拉第效率較高是因為它具有多重作用。KHCO3不但是緩衝溶液還是支持電解質,有的研究者為其在某些電極反應中還是電活性物質,可以直接被還原成產物。KHCO3能夠增加水中的含量,而且在CO2電還原時,一般認為反應的初始活性物質是溶解在溶液中的CO2,然後經過多歩吸附和還原,形成中間物質CO2-,且在反應過程中,HCO3-直接參與反應。