一、為什么電化學(xué)測(cè)試中電解液的選擇很重要:
1、電解液作為離子傳輸介質(zhì),不同電解液的離子擴(kuò)散系數(shù)不同,影響電導(dǎo)率、溶液電阻(RS)(如NaOH/KOH,離子擴(kuò)散系數(shù)不同)
2、不同濃度的電解液的PH不同,會(huì)影響電極電勢(shì),根據(jù)能斯特方程:ERHE=ERE+0.059*pH+E (如0.1 M KOH和1 M KOH)
3、不同電解液對(duì)材料穩(wěn)定性的影響 (如大部分非貴過(guò)渡金屬在酸中不穩(wěn)定)
4、不同電解液及濃度對(duì)產(chǎn)物選擇性的影響(如KHCO3和CSHCO3對(duì)CO2RR的影響)
5、不同電解液對(duì)機(jī)理路徑的影響:電解液根據(jù)PH值分為酸性電解液,中性電解液,堿性電解液。
0.1M HCLO4 ,0.5M H2SO4,兩種電解液主要用于酸性O(shè)RR,OER,HER測(cè)試。
0.5M H2SO4配置方法:移液管精準(zhǔn)量取27.2mL市售濃硫酸(98wt%)于1000mL容量瓶中定容
0.1M HCLO4配置方法:移液管精準(zhǔn)量取8.04 mL市售高氯酸(71wt%)于1000mL容量瓶中定容
1. 不同酸性電解液對(duì)材料穩(wěn)定性的影響
3. 注意酸性電解液要密封保存,最好現(xiàn)配現(xiàn)用
4. 酸性電解液為什么最好要用HCLO4,而不是H2SO4.H2SO4為二級(jí)電離、非wanquan電離,c(H+)活度不為1
5. 磷酸根吸附強(qiáng),硫酸根次之,高氯酸根吸附最弱,強(qiáng)吸附會(huì)影響吸附反應(yīng)物。
三、常見(jiàn)中性電解液:磷酸緩沖液,NaHCO3溶液,純水,海水
磷酸緩沖液配置方法及應(yīng)用方向:磷酸緩沖液的配制方法取決于所需的pH值、濃度和緩沖體系,主要用于ORR,OER,HER
NaHCO3溶液配置方法及應(yīng)用方向:Na2CO4通CO2過(guò)飽和,主要用于測(cè)試CO2RR
純水配置方法及應(yīng)用方向:去離子水,主要用于PEM電解水
海水配置方法及應(yīng)用方向:天然海水或0.5 M NaCL模擬海水,主要用于電解海水。
四、常見(jiàn)堿性電解液;0.1M KOH、1M KOH、30% KOH、KOH+海水
0.1M KOH、1M KOH配置方法及應(yīng)用方向:稱量,溶解,定容,PH驗(yàn)證四步驟,主要用于堿性O(shè)RR,HER,OER測(cè)試。
30% KOH配置方法及應(yīng)用方向:KOH與水的質(zhì)量比30:70,主要用于工業(yè)堿性電解水。
KOH+海水配置方法及應(yīng)用方向:KOH加天然海水或模擬海水,主要用于電解海水。
3、密封保存,避免吸收空氣中二氧化碳,最好現(xiàn)配現(xiàn)用。
堿性電解液為什么常用KOH而不是NaOH或者其他堿性電解液?
與陰陽(yáng)離子的遷移率有關(guān),K+和OH-遷移速度接近,KOH會(huì)更好KOH溶液具有更高的電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散系數(shù),更低的溶液蒸汽壓
3、若不同pH與電流密度表現(xiàn)出一級(jí)反應(yīng),則證明有pH依賴效應(yīng)。
4、不同pH會(huì)影響氣體如O2的溶解度、擴(kuò)散系數(shù)和和溶液黏度化。