项目名称: 微米级多孔镍合金阴极材料的设计及构效关系研究

项目编号: No.51504213

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 矿业工程

项目作者: 吴靓

作者单位: 湘潭大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 具有较高催化活性的电解水析氢阴极是实现大规模、低成本制备氢气的关键材料,对氢能源的开发和利用具有重要意义。通过多种元素的合金化,设计适宜的孔结构,既能利用元素间的协同效应提高电极的析氢活性,改善材料的抗氧化性能,又能提高材料的比表面积,增加催化反应的活性中心,是合理设计电极的基本原则。本项目以Ni、Cr、Fe元素粉末为原料,采用粉末冶金方法制备具有微米级孔结构的多孔Ni-Cr-Fe合金电极,获得规模化生产三元多孔电极的可控制备方法。通过计算分析反应中的热力学数值和动力学过程来探究材料的造孔机制, 进行电解水过程中析氢反应的动力学参数和影响因素的系统研究以揭示析氢机理,阐明多孔合金电极材料的孔隙结构与析氢活性之间相互关系,最终形成完整的多孔电极设计理念,为合理设计和制备活性高、过电位低、性能稳定的新型析氢电极提供理论基础。

中文关键词: 多孔材料;合金化;扩散;烧结行为;构效关系

英文摘要: Cathode for hydrogen evolution reaction with good electrocatalytic activity is a key material for large-scale and low cost hydrogen production by water electrolysis, which is of great significance for the use and development of hydrogen energy.Through alloying various elements and designing appropriate pore structures, the activity for hydrogen evolution reaction and oxygen resistance of electrodes can be elevated by the synergistic effect between the elements, and the activity center in catalyzed reaction can be increased by increasing the surface area of the materials which is the basic principle of reasonably designing the electrodes. In this project, element powders of Ni, Cr and Fe are used as raw materials as to prepare porous Ni-Cr-Fe alloys with micro-pore structure by means of powder metallurgy technology. The accomplishment of this project will help us to obtain a large-scale and controllable production method for ternary porous electrodes. The purpose of this project is to explore the mechanism of pore formation through calculating the thermodynamics values and discussing the dynamics process during the fabrication reaction and uncover the catalytic mechanism for hydrogen evolution reaction by systematic researching the kinetic parameters and impact factors in electrode process as to disclose the relationship of materials pore structure and electrocatalytic activity, and finally to build up the theory on design the porous catalysis electrodes. This work can help to provide elementary theoretical foundation and new methods for reasonable designing and preparing new electrocatalyst for hydrogen evolution reaction with high activity, low overpotential and good stability.

英文关键词: Porous materials;Alloying;Diffusion;Sintering behavior;Structure-property relationship

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

【AAAI2022】利用化学元素知识图谱进行分子对比学习
专知会员服务
27+阅读 · 2021年12月3日
数据价值释放与隐私保护计算应用研究报告,64页pdf
专知会员服务
39+阅读 · 2021年11月29日
专知会员服务
41+阅读 · 2021年9月7日
专知会员服务
28+阅读 · 2021年8月27日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年8月8日
专知会员服务
31+阅读 · 2021年5月7日
【经典书】数理统计学,142页pdf
专知会员服务
94+阅读 · 2021年3月25日
机器学习在材料科学中的应用综述,21页pdf
专知会员服务
47+阅读 · 2019年9月24日
人工神经网络在材料科学中的研究进展
专知
0+阅读 · 2021年5月7日
这期Nature封面「雪崩」了!
新智元
0+阅读 · 2021年1月16日
【材料课堂】TEM复杂电子衍射花样的标定原理
材料科学与工程
38+阅读 · 2019年4月12日
高分子材料领域的十大院士!
材料科学与工程
18+阅读 · 2018年9月18日
【材料课堂】EBSD晶体学织构基础及数据处理
材料科学与工程
32+阅读 · 2018年7月14日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Convergence of the Discrete Minimum Energy Path
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月15日
小贴士
相关VIP内容
【AAAI2022】利用化学元素知识图谱进行分子对比学习
专知会员服务
27+阅读 · 2021年12月3日
数据价值释放与隐私保护计算应用研究报告,64页pdf
专知会员服务
39+阅读 · 2021年11月29日
专知会员服务
41+阅读 · 2021年9月7日
专知会员服务
28+阅读 · 2021年8月27日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年8月8日
专知会员服务
31+阅读 · 2021年5月7日
【经典书】数理统计学,142页pdf
专知会员服务
94+阅读 · 2021年3月25日
机器学习在材料科学中的应用综述,21页pdf
专知会员服务
47+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
人工神经网络在材料科学中的研究进展
专知
0+阅读 · 2021年5月7日
这期Nature封面「雪崩」了!
新智元
0+阅读 · 2021年1月16日
【材料课堂】TEM复杂电子衍射花样的标定原理
材料科学与工程
38+阅读 · 2019年4月12日
高分子材料领域的十大院士!
材料科学与工程
18+阅读 · 2018年9月18日
【材料课堂】EBSD晶体学织构基础及数据处理
材料科学与工程
32+阅读 · 2018年7月14日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员