为什么铂金能催化氢气呢(为什么铂金能催化氢气呢)

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铂金催化氢气原理?

氢气和氧气在铂催化下发生反应,(不是燃烧反应)。 而铂在反应后,还是原样的,没发生什么化学变化。 该反应在家里是无法进行的,因为反应的速率取决于铂黑与气体的表面积,一般燃料电池里的铂黑铂的量极小,但是面积却很大,所以反应速率很快 主要用在氨氧化、不饱和化合物氧化和加氢,从气体中脱除一氧化碳、氮氧化物和有机物,烷烃和烯烃加氢异构化等化工过程。

氢燃料电池中铂催化原理?

该催化原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂(铂)分解成电子和氢离子(质子)。其中质子通过质子交换膜(Proton Exchange Membrane)到达负极和氧气反应变成水和热量。

对应的电子则从正极通过外电路流向负极,对于氢燃料电池的商用来说,最大的挑战之一就是成本控制。燃料电池汽车目前的成本是普通汽车的5倍左右。其核心部件被称为质子交换膜。它能够将氢气中的电子分离成为质子,进而从正极交换至负极和氧气进行反应产生水和热。相应的,质子交换膜的核心就是催化剂铂。而铂是一种贵金属,也就是通常婚戒的材料铂金。为了推动大规模商用,一方面必须减少催化剂的用量,另一方面是寻求低成本的替代材料。

铂催化剂为什么用氢气还原?

首先,过渡金属大多具有催化特性,这是其原子D电子外层未排满决定的,由于D电子层未排满,所以过渡金属在气相条件中具有吸附一种或多种气体的能力,当然液相和其他体相的也可以。

然而金属铂由于其D电子只差一个即排满,所以铂的化学吸附性处于不强也不弱的中间强度,吸附性太强,则吸附的反应分子不容易脱附,无法达到良好的催化效果。

同理,吸附性太弱,也无法吸附反应分子,结果催化效果也不甚理想。

铂金能点燃煤气吗?

煤气的主要成分是一氧化碳,如果能够燃烧需要有氧气以及适当的引燃物。铂能够催化一氧化碳与空气中的氧气在常温下反应,生成二氧化碳,反应产生的热量能够达到一氧化碳与氧气混合气体的燃点,并使铂加热至红热,从而引燃煤气灯。类似的反应还有,铂可以催化氧气和氢气在常温下的化合反应。这个好像是上世纪就是年代的一道化学竞赛题,讨论的就是铂作为催化剂。

什么装置吸收氢气?

吸氢机也称制氢机,生产出的氢气是符合人体吸入的,并且是健康安全的。市面上的吸氢机在外观上与吸氧机是差不多的,都是一台可供人体吸入性气体的设备。

吸氧机是靠压缩空气,筛除氮气与其它气体、杂质后,取得的高纯度氧气,原理简单,制作工艺要求不高,制造成本低。

吸氢机与吸氢机则是完全不同,是通过电解水,产生氢气与氧气,再通过离子膜分离获得,制作工艺要求很高,这就用到电解装置、分离装置等,是一套复杂的化学体系。

首先,电解水槽,就必须选用安全无害的食品级材质盛装用于电解的水,保证无菌,且无污染,这样制出来的氢气纯度更高,效果更好。

其次,是电解装置,这个是吸氢机的核心部件,是产氢的关键环节,在这里要用到大家所熟知的那个著名的反应方程式:2H2O===(电解)2H2+O2,它主要是由铂金电极和聚合物隔板组成,在纯水中,电极通电之后,正极产生氢气,负极产生氧气,这是国际上最先进的制氢的技术,称之为SPE纯水电解氢技术。

最后,电解所产生的气体经过氢氧分离装置彻底分离氢气与氧气各自排出,这才能获取高浓度的氢气。氢氧分离过程就是用离子交换膜将氢氧分离开的。这里要提下的就是现在市场要最好的膜就是杜邦117全氟离子交换膜。

一般氧气直接排到大气中,氢气会通过专用的出气孔排出来,接上吸气管就能吸氢了。

以上是对吸氢机的原理简单作了下讲述,其实内部比我们看到的复杂得多,包括电路系统、水路系统、控制系统、制氢系统等一整套高科技系统工程。

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  • 本文由 发表于 2023年4月3日 18:08:18
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