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钽作为绿色制氢的高效电催化剂的潜力
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介绍 氢气被认为是一种非常清洁和高能量密度的燃料，它作为最有前途的能源载体之一，可以取代目前作为主要能源使用的化石燃料。 在全球范围内，寻找一种低成本、高活性和耐用的绿色制氢电催化剂是未来可再生能源的一个有吸引力的研究领域。 在我们这个时代，使用可持续的电催化剂生产绿色氢，对于可再生能源的能源转化和储存，以及转向非碳能源的未来，都是非常必要的。金属Ta因其优良的高熔点机械和化学性能、良好的生物相容性和高耐腐蚀性等，引起了人们极大的兴趣，被认为是一种有利的材料。为此，它可以用于不同的技术应用，包括电子设备、化学加工设备、医疗设备的合成，以及高温应用。 实验 Ta最近被开发为钛的合金元素，形成具有优越的耐腐蚀性的高保护被动薄膜。Ta是最稳定和防腐的材料，具有优良的耐腐蚀性能，在浓缩和热的酸性电解质中，在很大范围的温度范围内达到200°C(但不是在HF中)。这使得金属成为浓缩硫酸电解质中最可持续的阴极之一。它是一种典型的稀有金属，在其表面易于形成稳定的Ta氧化物，这是一种稳定的高度保护薄膜，可以有效地保护金属基板免受其腐蚀性环境。 Ta表面的电子结构可以通过形成金属氧化物薄膜来改变，从而提高了Ta对HER的电催化活性。因此，具有这些有趣性质的Ta阴极可以作为一种生成氢燃料的高效电催化剂。 在这里，我们研究了利用金属钽作为有前途的电催化材料从酸性溶液中制氢的适用性。 结果与讨论 分别使用扫描电子显微镜、X 射线衍射分析和 X 射线光电子能谱研究了 Ta 的形态结构和晶格系统，以及化学成分和氧化态。 使用阴极极化和电化学阻抗技术研究了 Ta 上的析氢反应 (HER) 作为电解质浓度、施加电位和温度的函数。确定了区分该过程对 Ta 的催化活性的各种动力学参数，包括塔菲尔斜率、交换电流密度、阴极转移系数和 HER 速率。在 -1500 mV 阴极电势下，0.5 MH2 SO 4 溶液，结果很好地证实，要达到类似的 HER 速率，比如 100 mA cm -2，发现 Ta 阴极上的过电位等于 -520 mV，低于铂阴极上获得的 -940 mV 值，表明 HER 在 Ta 表面上具有高电催化活性。 结论 在硫酸电解液中，金属钽被认为是一种很有前途的电催化剂阴极。极化和阻抗结果表明，与其他efficient-赫尔催化剂相比，氢的产生发生在合理的超电势(ɳH)下。从EIS数据中获得的较低电荷转移电阻和较高双电层电容值的理想组合，使结晶ta成为迄今为止报道的其他电催化剂中的最佳候选。金属钽电极上的HER通过Volmer-Heyrovsky反应机理进行。在绿色氢燃料的生产中，金属钽被认为是安全稳定和可持续的最好材料。 钽的性能 在许多腐蚀性介质和环境中对SCC和点蚀具有化学抗性。 钽层在高温（>200°C）酸性条件下（包括浓HCl和H2SO4）保持钝化并对腐蚀呈惰性。 对潮湿、干燥的氯气氛和其他氯化环境具有出色的耐腐蚀性。 钽的优势 老产业 新市场 Tantalum Surface Alloy 广泛应用于化工、制药、石油和天然气以及半导体行业中；管道阀门配件中的重要组成部分。 创新性 Tantalum Surface Alloy 易于拆卸，减少维护成本，工期短，成本低； 延长设备寿命，降低维护成本和停机时间。 话语权 定价权 Tantalum Surface Alloy 延长工件使用寿命，在热酸和氯化物中具有出色的耐腐蚀性；耐高温耐腐蚀，预防应力开裂。 |
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