Kako platina katalizira vodik?
Vodik i kisik reagiraju pod platinskom katalizom (nije reakcija izgaranja). Nakon reakcije platina ostaje ista bez ikakvih kemijskih promjena. Ova reakcija se ne može provesti kod kuće, jer brzina reakcije ovisi o površini crne platine i plina. Općenito, količina platinaste crnile i platine u gorivim ćelijama je vrlo mala, ali je površina velika, tako da je brzina reakcije vrlo brza. Uglavnom se koristi u amonijaku. Kemijski procesi kao što su oksidacija, oksidacija i hidrogenacija nezasićenih spojeva, uklanjanje ugljikovog monoksida, dušikovih oksida i organskih tvari iz plinova, hidroizomerizacija alkana i alkena itd.
Kako metalna platina adsorbira vodik?
Metal platine je prijelazni metal.
Većina prijelaznih metala ima katalitička svojstva, što je određeno činjenicom da vanjski sloj d elektrona njihovih atoma nije u potpunosti ispunjen. Budući da sloj d elektrona nije u potpunosti ispunjen, prijelazni metali imaju sposobnost adsorpcije jednog ili više plinova u uvjetima plinovite faze.
Površina elektrode baterije presvučena je slojem finog platinastog praha. Platina ima jaku sposobnost upijanja plinova i ima stabilna svojstva.
Platina katalizira reakciju vodika i kisika. U prisutnosti platine, vodik i kisik mogu reagirati na sobnoj temperaturi. Mehanizam bi mogao biti taj da platina može apsorbirati vodik i smanjiti njegovu aktivacijsku energiju.
Koji metal može katalizirati razgradnju vodika?
Platinski katalizator (engleski naziv platinumcatalyst) je opći naziv za katalizator izrađen od metala platine kao glavne aktivne komponente. Upotrijebite platinastu metalnu mrežicu, platinasto crnu ili platinastu na nosaču kao što je glinica, a može sadržavati i komponente kokatalizatora kao što je metalni renij. Uglavnom se koristi u procesima kao što su oksidacija amonijaka, reformiranje naftnih ugljikovodika, oksidacija i hidrogenacija nezasićenih spojeva te uklanjanje ugljikovog monoksida i dušikovih oksida iz plinova. To je katalizator koji se često koristi u reakcijskim procesima kemijske, naftne i kemijske industrije.
Zašto je glatka platinska elektroda dobra u cijepanju vode?
Budući da katalitički učinak elektrode uglavnom ovisi o dva čimbenika: materijalu površine elektrode i stanju površine elektrode (hrapavost ili glatkoća). Korištenje platine kao katode za elektrolizu vode smanjit će prekomjerni potencijal razvijanja vodika na katodi, što će olakšati odvijanje katodne elektrokemijske reakcije.
Osnovno načelo: Katodna reakcija se dijeli na dva procesa: 1. Voda ili vodikovi ioni se prvo reduciraju kako bi proizveli međuprodukt atome vodika. Ovaj korak je ključ za određivanje težine reakcije. 2. Atomi vodika se zatim spajaju u molekule vodika, što je vodikov plin.
Platinasta elektroda ima dobar adsorpcijski učinak na vodikove atome međuproizvoda, smanjujući aktivnost vodikovih atoma, čime se potiče napredak reakcije. Ako se određeni procesi, kao što je galvanizacija crne platine, koriste za ohrapavljenje površine elektrode kako bi se formiralo matirano ili porozno stanje, elektrokatalitička izvedba bit će još bolja.
Što je katalizator elektrolize vode?
Katalizatori obično mogu znatno smanjiti aktivacijsku energiju elektrolizirane vode, čime se smanjuje prenapon elektrolizirane vode. Kvaliteta katalizatora određuje ukupni napon potreban za elektrolizu vode i učinkovitost pretvorbe električne energije u energiju vodika.
Na primjer, elektrolitička ćelija sastavljena od dvije grafitne elektrode obično zahtijeva napon veći od 2 V za proizvodnju vodika i kisika, jer grafit nije idealan katalizator, dok elektrolitička ćelija sastavljena od dvije elektrode od nehrđajućeg čelika zahtijeva napon od oko 1. 6-1.8V za proizvodnju vodika i kisika. Vodik i kisik. Istraživanje novih katalizatora za povećanje učinkovitosti pretvorbe energije u središtu je velike pozornosti u području energetike.
U kiselom okruženju, platina je katalizator za reakciju razvijanja vodika. Gotovo da nema prenapona i ima vrlo mali Tafelov nagib (dodatni napon potreban za povećanje struje 10 puta). Gotovo je idealan katalizator. Međutim, zbog nedostatka izvora plemenitih metala platine, znanstvenici traže neke jeftine katalizatore (sulfide, karbide i fosfide prijelaznih metala).
Iridijev oksid je katalizator za reakciju oslobađanja kisika, ali također se oslanja na oskudne resurse. U isto vrijeme, zbog visokog potencijala i kiselog okoliša, vrlo malo tvari može istovremeno pokazati katalitičku aktivnost i stabilnost za reakciju oslobađanja kisika, tako da do sada nije pronađena zamjena za iridijev oksid.
U alkalnim sredinama, platina i iridijev oksid još uvijek su dobri katalizatori, ali zbog stabilnosti oksida i hidroksida u alkalnim sredinama, postoji više mogućnosti za spojeve prijelaznih metala s niskim atomskim brojevima.
Na primjer, legure na bazi nikla pokazuju izvrsnu katalitičku aktivnost i stabilnost za reakciju razvijanja vodika, a kompozitni materijali na bazi nikla i željeza i neki perovskitni materijali pokazuju izvrsnu katalitičku aktivnost za reakciju razvijanja kisika.
Koji je princip platinske katalize u vodikovim gorivim ćelijama?
Katalitički princip je da se vodik razgrađuje na elektrone i vodikove ione (protone) preko katalizatora (platine) u pozitivnoj elektrodi gorive ćelije. Protoni prolaze kroz membranu za izmjenu protona (Proton Exchange Membrane) do negativne elektrode i reagiraju s kisikom te postaju voda i toplina.
Odgovarajući elektroni teku od pozitivne elektrode prema negativnoj elektrodi kroz vanjski krug. Za komercijalnu upotrebu vodikovih gorivih ćelija, jedan od najvećih izazova je kontrola troškova. Trenutačni trošak vozila s gorivnim ćelijama je oko pet puta veći od običnih automobila. Njegova središnja komponenta naziva se membrana za izmjenu protona. Može odvojiti elektrone u vodiku u protone, a zatim ih izmijeniti s pozitivne elektrode na negativnu elektrodu kako bi reagirali s kisikom i proizveli vodu i toplinu. Sukladno tome, jezgra membrane za izmjenu protona je platina katalizatora. Platina je plemeniti metal, koji je obično platina, materijal od kojeg se izrađuju vjenčane burme. Kako bi se promicala komercijalizacija velikih razmjera, s jedne strane, količina katalizatora se mora smanjiti, a s druge strane, moraju se tražiti jeftini alternativni materijali.
Kakvu ulogu ima platina u vodikovoj energiji?
U vodikovim gorivim ćelijama na bazi platine, vodik i kisik se kombiniraju za proizvodnju električne energije, a voda i toplina su jedini nusproizvodi. Molekule vodika i kisika reagiraju i spajaju se kroz membranu za izmjenu protona (PEM) presvučenu platinastim katalizatorom.
Platina je posebno prikladna kao katalizator za gorive ćelije jer omogućuje vodiku i kisiku da reagiraju optimalnom brzinom, dok je dovoljno stabilna da izdrži složeno kemijsko okruženje i visoku gustoću struje unutar gorive ćelije kako bi dugoročno učinkovito funkcionirala.
Gorivne ćelije dijele mnoge iste karakteristike kao i baterije - tihi rad, bez pokretnih dijelova i elektrokemijska reakcija koja proizvodi električnu energiju. Međutim, za razliku od baterija, gorive ćelije ne zahtijevaju punjenje i mogu raditi neograničeno dugo kada je gorivo dostupno. Gorivna ćelija može koristiti bateriju kao komponentu sustava za pohranjivanje električne energije koju generira.