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水电解制氢-电催化苯加氢耦合是实现制氢-储氢一体化的新技术。本论文分别研究了铂碳气体扩散电极和铂汞碳气体扩散电极表面水电解制氢-电催化苯/环己烯加氢耦合反应的动力学过程,为进一步研究苯-水体系制氢-储氢复合过程提供了理论和实验依据。
以铂碳电极为基础,考察了体系的操作条件对加氢反应的影响。实验结果表明:载气流量为200ml/min,阳极电解液浓度为0.5mol/L,增湿水蒸气浓度为10%时,对加氢反应的促进作用较好。
考察反应物浓度、反应温度以及阴极电势对苯/环己烯电催化加氢反应速率的影响。研究表明,随反应物浓度的增加,电催化苯加氢及环己烯加氢反应速率均增加,在反应物浓度增至25%左右时,增加趋势减缓,其中环己烯加氢反应速率增加幅度较小;随反应温度的升高,苯/环己烯电催化加氢反应速率均加快,且加氢反应对析氢副反应的竞争性也逐渐增强;随阴极电势的负移,总反应速率持续显著加快,加氢反应速率增至一最大值后略有下降。
利用氢超电势较高的金属汞对铂碳电极进行修饰后制备成铂汞碳电极,研究了铂汞碳电极上电催化苯加氢反应动力学特征,实验结果表明:铂汞碳电极的选择性较铂碳电极有明显改善,显著抑制了析氢副反应的发生,促进了加氢反应。对电催化环己烯加氢反应的研究表明:铂汞碳电极对析氢副反应也有良好的抑制作用。