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RDE旋转圆盘电极技术几个知识点分享

更新时间:2023-04-12      点击次数:808
    1、电化学反应包含界面传荷反应和传质反应2个过程,整体速度受限于最慢的那步反应。
  2、稳态测试过程中,使用mm级常规尺寸的电极测试(微电极除外,比如直径10μm的电极),往往受传质限制,无法研究速度较快电化学反应的动力学。
  3、为了强化传质,20世纪40年代以来,逐渐发展了RDE、RRDE技术,电流密度分布均匀,达到稳态电流的时间短,成为一种很有优势的稳态测量技术。
  4、对于RDE而言,流体动力学边界厚度L受电极转速控制,与电解液粘度系数有关,对于水溶液,1600 rpm,边界厚度约280μm。
  5、RDE旋转时,传质扩散层厚度随着转速增加而降低,1600rpm,常规酸碱电极液下,扩散层厚度约12μm,比静止溶液典型的扩散层厚度100μm小1个数量级左右。
  6、ORR测试,半波是极限扩散电流密度一半对应的电势,可以取一定电压范围(0.4-1 V RHE)数据,通过Sigmoidal函数曲线拟合得到。可以定性评价催化剂活性,但是催化剂载量和转速对其有一定影响。
  7、Pt催化剂测试ORR,一般选0.9 V RHE活性,然而文献中报道的活性差异很大(甚至一两个数量级),可能与不同公司(JM、TKK、E-Tek)有关,也可能与载量、催化剂放置过久性能退化(最好不超过半年),还有测试技巧(比如ink制膜)、杂质等有关。
  8、商业Pt/C,通过HUPD或者CO溶出测试,ECSA应该大于70 m2/g。在0.1 M高氯酸,0.9 V RHE,面积比活性应该大于0.2 mA/cm2,质量比活性应该大于0.15 mA/ug。
  9、RRDE测试H2O2产率,测量初期,由于Pt会发生表面氧化,因此会有一个随时间衰减的背景电流。可以预先在高电位极化一段时间,消除背景电流。
  10、如果要测试H2O2产率低于1%,需要用CI电流中断法测试。该方法可以消除背景电流干扰,可以测量超低H2O2产率,比如0.01%。
  11、RDE转速要适当,保证层流,如果低于100 rpm,自然对流较大,如果转速太高,可能产生湍流,文献一般400-2500 rpm,是合适的。
  12、Nafion有两个副作用,第一个是磺酸根阴离子会吸附在铂表面,第二个是会包裹催化剂,阻碍氧气传质。
  13、RDE技术也有局限,由于技术限制,往往不能超过10000rpm,与微电极相比,传质能力还是有限。半径10μm的微电极,传质速度相当于2485 rpm,半径1μm的微电极,传质速度相当于248500 rpm。这是RDE很难做到的。
  14、PEMFC实际工艺,传质是基于气体对流,比RDE约快3个数量级。