甲醇在Pt-SnPb电极上的氧化行为 Ⅱ.氧化反应动力学特征的研究.docx

甲醇在Pt-SnPb电极上的氧化行为Ⅱ.氧化反应动力学特征的研究
甲醇在Pt-SnPb电极上的氧化行为Ⅱ.氧化反应动力学特征的研究
随着能源问题的日益突出，燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术受到越来越多的关注。其中最为重要的一类燃料电池是直接酸碱燃料电池，其可以利用低级别燃料，如甲醇和乙醇作为燃料，通过电化学反应转化为电能，同时排放的废气也相当的少，因此在可持续能源的研究中具有很好的前景。其中，甲醇作为一种重要的燃料，在燃料电池中广泛应用，因此对其氧化机理及性能有进一步的研究和分析成为了一个重要的课题。
本文旨在研究甲醇在Pt-SnPb电极上的氧化行为，着重考虑氧化反应动力学特征。实验结果表明，甲醇的氧化反应过程可以分为两步，先是在Pt上氧化形成甲醛和H*，随后通过SnPb上氧化形成甲酸和CO2。在实验中，选用循环伏安法、旋转盘电极法和计时电位法对甲醇在Pt-SnPb电极上氧化过程进行研究。
首先，利用循环伏安法对Pt-SnPb电极的电化学性能进行了测试。实验中选定Pt电极作为参考电极，以PBS溶液为电解质，在不同扫描速度下进行测试。结果显示，Pt-SnPb电极的氧化峰电位随着扫描速度的增加而变化，但峰电流随着扫描速度的增加而减小，说明Pt-SnPb电极具有较好的电化学稳定性。接下来，运用旋转盘电极法对Pt-SnPb电极上甲醇氧化反应进行动力学研究，发现甲醇的氧化反应过程分为两个部分，第一部分是甲醇在Pt上的氧化反应，生成中间体甲醛和氢离子，这一反应主要受到甲醇浓度和温度的影响，其中甲醇的反应速率随着温度的升高而增加。
第二部分是甲醛在SnPb上的进一步氧化反应，主要产生甲酸和CO2。旋转盘电极法结果显示，甲酸的氧化峰电位比甲醛的氧化峰电位高，因此在过氧化反应中，甲酸在SnPb电极上的氧化反应速率要比甲醛的反应速率快。同时，甲酸的氧化反应也受到温度的影响，随着温度的升高，广义扩散电流密度呈现出一个相对较慢的下降趋势。
最后，采用计时电位法研究Pt-SnPb电极上甲醇氧化反应的动力学特性。实验结果表明，在常温常压下，甲醇和氧在Pt-SnPb电极上的反应具有较快的反应速率，中间体甲醛的生成也比较快。在不同温度下的实验结果，则显示出了动力学特性的变化：当温度低于40°C时，反应速率反而随着温度的降低而增加；当温度高于40°C时，反应又随着温度升高而增加。这个结果与传统的氧化反应动力学一般规律有所不同，可能是由于Pt-SnPb电极的特殊性质所造成的。
综上所述，本研究对Pt-SnPb电极上甲醇氧化反应的动力学特征进行了较为系统的研究。研究结果表明，Pt-SnPb电极可以有效地增加甲醇的反应速率，同时也证明了Pt-SnPb电极在直接酸碱燃料电池中有着潜在的应用价值。然而，由于实验涉及的数学和物理知识比较繁琐，实验误差也较大，因此在进一步的研究中需要考虑更多因素的影响。