碳载铂、钌催化剂对甲醇燃料电池阳极电催化性能的研究实验报告
碳载铂、钌催化剂对甲醇燃料电池阳极电催化性能的研究
学院：化学学院
班级：化学03班
姓名：艾丽莎
学号：33090331
碳载铂、钌催化剂对甲醇燃料电池阳极电催化性能的研究【实验目的】
甲醇燃料电池阳极催化剂的合成及其电化学催化性能的表征，此实验过程设计无机合成、物理化学及电化学等学科方向内容，对同学熟练运用化学实验基本理论、基本方法和操作具有很好的促进作用。燃料电池是一类连续地将燃料氧化过程的化学能直接转换为电能的电化学电池，直接甲醇燃料电池（DMFC）由于其结构简单、操作方便和比能量高等优点，具有十分诱人的应用前景，引起广泛的研究兴趣，已经成为燃料电池领域的研究热点。把相关研究作为实验内容对同学开阔视野，培养科学的思维方式及勇于创新意识具有促进作用。
1. 了解碳载铂与铂钌阳极催化剂的制备方法。
2. 了解甲醇燃料电池的工作原理，掌握催化剂电催化性能的测试方法。
3. 了解甲醇燃料电池阳极电催化反应机理。
【实验原理】
一．什么是燃料电池。
燃料电池(Fuel Cell, 简称FC)发电是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。由于它是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能的发电装置，从理论上讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电。但是，与一般电池不同，FC所用的燃料和氧化剂并不是储存在电池内，而是储存在电池外。在这一点上，与内燃机相似。因此，FC又被形象地称为“电化学发电机”。
二．燃料电池的分类。
燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料的种类以及使用方式等进行分。目前广为采纳法是燃料的种类以及使用方式等进行分。目前广为采纳法是依据燃料电池中所用的电解质类型来进行分，即为六燃料：
①碱性燃料电池（AFC）碱性燃料电池采用氢氧化钾溶液作为电解液，电池的工作温度一般在60 -220 ℃之间。
②质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜燃料电池采用能够传导质子的聚合物膜作为电解质，比如全氟磺酸膜（Nafion 膜），其主链为聚四氟乙烯链，支链上带有磺酸基团，可以传导质子。
③磷酸燃料电池（PAFC）磷酸燃料电池是目前最为成熟的燃料电池，已经实现了一定规模的商品化。其采用是100%的磷酸作为电解液，其具有稳定性好和腐蚀性低的特点。
④熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）熔融碳酸盐燃料电池是一种中高温燃料电池，其电解质是Li2CO3-Na2CO3或者Li2CO3-K2CO3的混合物熔盐，浸在用LiAlO2制成的多孔膜中，高温时呈熔融状态对碳酸根离子具有很好的传导作用。
⑤固体氧化物燃料电池（SOFC）其是一种全固体的燃料电池，电解质是固态致密无孔的复合氧化物，最常使用钇掺杂锆简写为YSZ，这样的电解质材料在高温下具有很好的氧离子传导性。
⑥直接甲醇燃料电池（DMFC）直接甲醇燃料电池是近年来开发起的，用PEM 作为电解质的新型燃料电池。其直接使用液体甲醇作为燃料，大幅度的简化了发电系统和结构。三．甲醇燃料电池（DMFC）的工作原理。
直接以液态或气态甲醇为燃料的FC称为DMFC，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换
成二氧化碳、质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
DMFC的工作原理如图1所示。
图1 DMFC的工作原理图
阳极反应：CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e－ E = 0.046V (1)
阴极反应：3/2O2 + 6H+ + 6e－→ 3H2O E = 1.23V (2)
电池反应：CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O E = 1.18V (3)
原理上，当阳极电位高于0.046V（vs.RHE）时，甲醇的电氧化反应应自发进行，同样，当阴极电位等于或略低于1.23V时，氧气还原反应也应自发进行。表1列出了DMFC中反应物、产物和总反应的ΔH o298和ΔG o值，并由此可计算出DMFC在标准状态下的理论电压和理论能量转换效率。
表1 DMFC中反应物、产物和总反应的ΔH o298和ΔG o
反应物或产物ΔH o298(kJ/mol) ΔG o(kJ/mol)
CH3OH -239.1 -166.7
3/2O20 0
CO2-393.51 -394.36
2H2O 2×-285.83 2×-237.16
反应总值-726.07 -702.02
DMFC在标准状态下的理论电压
E o = -ΔG o/n
F =1.21V (4)
其中，F为法拉第常数，n为反应中包含的电子数。
DMFC在标准状态下的理论能量转换效率
η= - ΔG o/ΔH o298 = 0.970 (5) 由上述的数据看出，DMFC的标准状态下的理论电压较高，理论能量转换效率也很高，但实际的能量转换效率要低很多。尽管DMFC有很多的优点和良好的应用前景，并且经过近40年，尤其是最近10年的研究，其性能已经有了很大提高，但与商业化的要求仍有很大差距。目前DMFC存在的主要问题是阳极催化剂对甲醇氧化的电催化活性低，而且常用的
Pt催化剂还会被甲醇氧化的中间产物毒化。因此，虽然甲醇的标准氧化还原电位是0.04V，但实际上，阳极极化可达到0.1-0.3V。研制高效和抗中毒的甲醇氧化电催化剂，降低阳极极化是DMFC的研究热点之一。目前性能较好、应用最多的阳极催化剂为碳载Pt-Ru催化剂。
四．甲醇燃料电池阳极催化剂的分类。
大量的研究实验表明铂催化剂对甲醇的氧化呈现出很高的活性，但随着极化过程的不断进行，CO毒化作用会使其活性大大降低，维持必须研制出适合DMFC的新型的电催化剂。目前甲醇燃料电池阳极催化剂可以分为：
（1）采用铂合金的催化剂
Pt-Ru合金是最重要的铂基合金催化剂，其对甲醇的电催化的效果最好。
（2）以导电聚合物作为载体形成复合催化剂
目前的催化剂大多是以C作为载体的，但是C在一定的电位下，尤其是在由多片MEA 组成的电堆中运行时容易出现反极化，导致C被氧化，生成的CO进而毒化Pt。
（3）金属氧化物催化剂
Pt对甲醇的氧化具有很高的电催化活性，但在缺少含氧物种时，易被吸附的CO毒化，因此含氧丰富的高导电性和高催化活性的ABO3型金属氧化物作为甲醇氧化的阳极催化剂进入了研究者视野。
五．阳极催化剂的制备方法。
不同的催化剂制备方法对催化剂活性有很大影响，这主要是不同方法制备的催化剂的粒子大小、结晶度、合金化程度等都会不同。研究制备电催化剂的方法有很多，如浸渍-液相还原法、电沉积法、气相还原法、凝胶-溶胶法、气相沉积法、高温合金化法、固相反应方法、羰基簇合物法、预沉淀法、离子液体法等。
1. 浸渍-液相还原法
将Pt的可溶性化合物溶解后，与活性炭载体混合，再加入还原剂，如NaBH4、甲醛溶液、柠檬酸钠、甲酸钠、肼等，使Pt还原、沉积到活性炭上，干燥后，得到Pt/C催化剂。用不同的还原剂，得到的催化剂性能会有很大的差别。这种方法的优点是方法简便，缺点是制得的催化剂的分散性差，金属粒子的平均粒径较大。
2. 电化学沉积法
可用循环伏安、方波扫描、恒电位、欠电位沉积等电化学方法将Pt或其它金属还原。
3. 气相还原法
Pt或者其他金属的前驱体被浸渍或沉淀在载体上后，干燥，氢气高温还原可得Pt/C或二元金属复合催化剂。
4. 凝胶-溶胶法
将Pt制成溶胶后，再吸附在活性炭上，可以得到分散性较好、均一度较高的Pt/C催化剂。这种制备溶胶的过程极为复杂，条件苛刻，原料价格高，仅仅适用于实验室研究，而且采用这种方法获得的催化剂往往含有不同的杂质。
5. 气相沉积法
在真空条件下将金属气化后，负载在载体上，就可得到金属催化剂。这种方法制得的催化剂中金属粒子的平均粒径较小，可在2nm左右。
6. 高温合金化法
这种制备方法适用于制备多元金属催化剂。它的最大优点是利用氩弧熔等技术在高温下熔解多元金属，分散、冷却后，得到的多元金属复合催化剂的合金化程度很高，因而其电催化性能优异。
7. 固相反应方法
由于固相体系中粒子之间相互碰撞的几率较低，反应生成的金属粒子的平均粒径较小，结晶度较低，因此，制得的催化剂的电催化性能较好。
8. 羰基簇合物法
先把金属制备成羰基簇合物，并沉积到活性炭上，然后在适当的温度下用氢进行还原，可得到平均粒径较小的金属粒子。
9. 预沉淀法
为了要制得金属粒子较小的催化剂，用预沉淀法来制备Pt/C催化剂。
10. 离子液体法
用室温离子液体作溶剂，先把Pt、Ru 等催化剂的化合物溶解在离子液体中，并加入活性炭混合均匀，然后通氢气使Pt、Ru等还原和沉积到活性炭上。由于离子液体的性质，使金属粒子不易聚集，平均粒径在3nm左右，因此电催化性能很好。
11. 喷雾热解法
喷雾热解法制备催化剂步骤是把催化剂前驱体喷成雾状，并加热分解得催化剂。
催化剂制备的方法很多，还有很多的催化剂制备方法，如微波合成法、离子交换法、插层化合物法等。由于有些方法工艺复杂，一般在实际的生产中不易应用。
六．玻碳电极的预处理方法和评价标准
预处理方法：清洁处理，主要方法有三种，化学法①硝酸浸泡和擦洗。②以氨水无水乙醇或乙酸乙脂1：1浸泡擦洗。③也可用酒精擦洗后再以6NHCl或4NHO3浸泡。电化学处理：即在+0.8V-（-1.8V（0.5MKcLPH7除O2I条件下）电压范围内反复极化次（复位-扫描）（阳极-阴极至阴极处）若严重污染和有麻坑，划痕可作机械处理，MgO粉（200目以上）放在湿绒布上，加少量水抛光。也可根据电极情况把几种方法联合使用。不宜长时间将电极浸泡再强酸强碱和有机溶剂中。（玻碳电极抛光：现在1.0微米的磨料上磨，然后在0.3微米的磨料上抛光，然后转移到乙醇和去离子水中超声。超声时间一般不要超过半小时。）
本实验中，将直径为3mm的玻碳电极先用金相砂纸(1#～7#)逐级抛光，再依次用1.0、0.3μm的Al2O3浆粉在麂皮上抛光至镜面，每次抛光后先洗去表面污物，再移入超声水浴中清洗，每次2~3min，重复三次，最后依次用1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水超声清洗。彻底洗涤后，电极要在0.5-1mol/L H2SO4溶液中用循环伏安法活化，扫描范围1.0～－1.0V，反复扫描直至达到稳定的循环伏安图为止。
评价标准：在0.20mol/LKNO3中记录1×10-3mol/L K3Fe(CN)6溶液的循环伏安曲线，以测试电极性能，扫描速度50 mV/s，扫描范围0.6 ~－0.1V。实验室条件下所得循环伏安图中的峰电位差在80mV以下，并尽可能接近59mV，或ipa和ipc的绝对值的比近似等于1，电极方可使用,否则要重新处理电极，直到符合要求。
七．Nafion溶液的作用：
①Nafion溶液是全氟磺酸型聚合物溶液，形成膜电极，Nafion溶液作为催化剂的涂层和载体，由于催化剂的催化层很薄，降低了物质的传输阻力和电极的电阻，大大提高了Pt 的利用率，将膜电极的载铂量降到了0.4mg/cm2。②Nafion溶液风干后形成了高分子膜，具有选择透过性，同时吸水后可以让氢离子通过而不让甲醇通过。③由于玻碳电极容易受到破坏，使用Nafion溶液形成高分子膜可以对电极起到保护的作用。
【实验部分】
一、仪器试剂：
1. 仪器
超声波清洗器，电化学工作站，玻碳电极，微量移液器
2. 试剂
甲醇，硫酸，氯铂酸，氯化钌，1.0、0.3和0.05μmμm氧化铝抛光粉，铁氰化钾，Nafion溶液
二、实验方法：
1.循环伏安法：
控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。
2.计时电流法：
电化学方法。向电化学体系的工作电极施加单电位阶跃或双电位阶跃后，测量电流响应与时间的函数关系。该法一般使用固定面积的电极。适用于研究遇合化学反应的电极过程，特别是有机电化学的反应机理。
三、实验步骤：
1、工作电极的制备如下。玻碳电极在使用之前需要依次用1.0、0.3和0.05μmμm氧化铝浆粉抛光。首先，称取5 mg催化剂，加入到稀释的Nafion乙醇溶液中（该溶液是由1000μL乙醇和50μL Nafion溶液组成），并且超声分散30分钟获得均匀悬浮液。然后，用微量移液器移取10 μL悬浮液滴在平坦的玻碳电极上。接下来将制备好的电极在室温条件下干燥30分钟。
2、采用循环伏安和计时电流法表征碳载铂和碳载铂钌催化剂的电催化活性，比较其差异。
四、实验数据：
图1、a催化剂循环伏安曲线图
ΔV=(0.694-0.474)=0.22V ΔI=(2995-2710)μA=285μA
图2、a催化剂计时电流曲线图
图3、b催化剂循环伏安曲线图
ΔV=0.702-0.45=0.252V
ΔI=(1675- 511.6)μA=1163.4μA
图4、b
催化剂计时电流曲线图
五、实验结果与讨论：
1.甲醇氧化机理：
甲醇氧化分为两步：一、甲醇吸附在Pt 表面，逐步脱氢，如下图所示，生成中间体CO ；
二、吸附在Pt 表面的CO 脱附。CO 吸附在Pt 表面会阻碍甲醇的进一步氧化，甲醇氧化是快速步骤，CO 脱附是控速步骤。Pt-Ru 催化剂中的Ru 作用就是使中间体CO 转变为CO 2,
Pt-CO+Ru-OH →Pt+Ru+CO 2+H ++e -
于是甲醇重新覆盖裸露出来的Pt 催化剂表面，并进行氧化。进行循环伏安法扫面时，回扫时会出现一个氧化峰，这是Pt 继续催化甲醇氧化的峰，所以循环伏安曲线上会出现两个氧化峰。
图5、Pt 催化甲醇氧化的过程图
CH 3OH OH PtPt CH OH
C OH
C O
+2Pt Pt C O +Pt x C O +( 'multi-bonded' CO )
Pt (3-x)Pt
CH 2
2.实验结果分析：
由上述机理可知，样品a是Pt-Ru/C催化剂，样品b是Pt/C催化剂。
图1、3中可以看出，在V=0.5和0.7附近有两个氧化峰，这两个氧化峰均为Pt/C催化甲醇氧化的峰，并且所有氧化峰高样品a大于样品b。由于甲醇的氧化中间体CO在纯Pt/C催化剂表面上强烈吸附，引起Pt/C中毒，进行循环伏安扫描的时候，在回扫时氧化峰比较低，如图3所示。F．Pamagiani 等人研究显示，Pt-Ru合金能使C-C键在更低电势下断裂(可能是Ru-OH 可与Pt-CO反应的缘故)。这样更有利于催化氧化反应的进行，大量减少了Pt表面CO的吸附量，使得回扫的时候Pt表面被释放，提高催化剂的催化活性，可以继续催化甲醇氧化，故而在回扫时氧化峰比较高，如图1所示。
由图2、4可以看出，图2的计时电流曲线较图4的平缓，图4的曲线从开始急剧下降，后来趋于平缓，而图2在开始阶段电流急剧变化，但变化量较图4小，并且随着时间的增长，Pt-Ru/C催化剂的电流比Pt/C的电流大，这就是Ru的辅助CO还原作用的结果。而且从图中可以看出，Pt-Ru/C催化剂的电流变化平缓，故而其催化甲醇氧化的性能较Pt/C催化剂的更加稳定。
3.实验结论：
综上，我们可以得出以下结论——样品a为Pt-Ru/C催化剂，样品b为Pt/C催化剂,Pt-Ru/C 催化剂比Pt/C催化剂对CO具有更好的抗性,Pt-Ru/C催化剂催化效率比Pt/C的要高，催化性能要稳定，催化效果要好。
【参考文献】
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《化学制药工艺学》第一次作业 一、名词解释 1、工艺路线： 一个化学合成药物往往可通过多种不同的合成途径制备，通常将具有工业生产价值的合成途 径称为该药物的工艺路线。 2、邻位效应： 指苯环内相邻取代基之间的相互作用，使基团的活性和分子的物理化学性能发生显著变化的 一种效应。 3、全合成： 以化学结构简单的化工产品为起始原料，经过一系列化学反应和物理处理过程制得化学合成 药物，这种途径被称为全合成。 4、半合成： 由具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得化学合成药物的途径。 5、临时基团： 为定位、活化等目的，先引入一个基团，在达到目的后再通过化学反应将这个基团予以除去，该基团为临时基团。 6、类型合成法： 指利用常见的典型有机化学反应与合成方法进行合成路线设计的方法。 7、分子对称合成法： 由两个相同的分子经化学合成反应，或在同一步反应中将分子相同的部分同时构建起来，制得具有分子对称性的化合物，称为分子对称合成法。 8、文献归纳合成法： 即模拟类推法，指从初步的设想开始，通过文献调研，改进他人尚不完善的概念和方法来进行药物工艺路线设计。 二、问答题 1、你认为新工艺的研究着眼点应从哪几个方面考虑? 答： (1)工艺路线的简便性， (2)生产成本因素， (3)操作简便性和劳动安全的考虑, (4) 环境保护的考虑， (5) 设备利用率的考虑等。 2、化学制药工艺学研究的主要内容是什么？ 答： 一方面，为创新药物积极研究和开发易于组织生产、成本低廉、操作安全和环境友好的 生产工艺；另一方面，要为已投产的药物不断改进工艺，特别是产量大、应用面广的品种。研究和开发更先进的新技术路线和生产工艺。 3、你能设计几种方法合成二苯甲醇？哪种路线好? 答：
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非铂低铂燃料电池催化剂的研究进展 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决目前我们所面临的能源危机和环境污染问题具有重要意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为21 世纪的高科技之首；在我国的科技发展规划中，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。 催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的 1/3。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，但使用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究有碳负载的铂钌合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的 Pt/C 和 PtRu/C 催化剂等。为了有效降低燃料电池的成本，主要采用集中两个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。本文就此对近年来的研究现状进行综述。 1 非铂催化剂 非铂催化剂在酸性直接醇类燃料电池中的研究非铂催化剂的研究，主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来，研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳
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甲醇考试试题2.(DOC)
加压站岗位 是非题（第1—18题每题1分，共18分） 1、催化剂的活点温度即为催化剂的活化温度。（） 2、压力量度单位1㎏/㎝2等于1MPa。（） 3、气柜作用主要起缓冲、均匀作用，储存一定量煤气（） 4、催化剂中毒是指催化剂暂时或永久失去活性。（） 5、氧化锰脱硫剂的主要组分是MnO2。（） 6、比水轻的易燃体着火，不宜用水扑救。（） 7、触媒剂的硫化反应是吸热反应。（） 8、压力的国际标准单位是帕斯卡（pa）。（） 9、催化剂的硫化可以采用高硫煤气。（） 10、精脱硫和转化工序同时开工升温。（） 11、精脱硫工序的中温氧化锌槽脱氯剂主要组分是CuO。（） 12、原料气先通过焦炉气预热器预热后再进入铁钼转化器。（） 13、铁钼催化剂超温的原因之一是焦炉气中的含氧量超标。（） 14、铁钼触媒的主要作用是脱除煤气中的有剂硫。（） 15、过滤器的作用是脱除煤气中的硫化物。（） 16、升温炉点火失败后必须进行蒸汽吹扫、置换合格后再进行点火。（） 17、镍钼催化剂的主要组分是NiS。（） 18甲醇在空气中的含量不允许超过50mg/m3。（） 转化.精馏岗位 是非题（第1—20题每题1分，共20分） 1、催化剂的活点温度即为催化剂的活化温度。（） 2、压力量度单位1㎏/㎝2等于1MPa。（） 3、甲醇系统和灌区因泄漏、爆炸着火时，用大量泡沫灭火。（） 4、催化剂中毒是指催化剂暂时或永久失去活性。（） 5、转化触媒的主要组分是NiO2。（） 6、比水轻的易燃体着火，不宜用水扑救。（） 7、甲烷的转化过程反应是吸热反应。（）
8、停电时，首先迅速关闭离心泵的出口阀门，避免泵倒转。（） 9、催化剂的硫化可以采用高硫煤气。（） 10、甲醇在空气中的含量不允许超过50mg/m3。（） 11、转化工序常温氧化锌槽脱氯剂的主要组分是CuO。（） 12、精脱硫工序的中温氧化锌槽脱氯剂主要组分是CuO 13、转化炉顶层和底部耐火球的规格是一样的。（） 14、铁钼催化剂超温的原因之一是焦炉气中的含氧量超标。（） 15、铁钼触媒的主要作用是脱除煤气中的有剂硫。（） 16、过滤器的作用是脱除煤气中的硫化物。（） 17、升温炉点火失败后必须进行蒸汽吹扫、置换合格后再进行点火。（） 18、镍钼催化剂的主要组分是NiS。（） 19、工艺气体在进入转化炉前必须预热。（） 20、空速是指空气通过催化床层的速度。（） 甲醇中控室 选择题（每小题1分，共10分） 1．工业催化剂使用之前催化剂必须（）。 A.钝化处理 B.活化处理 C.一般不处理 2．转化工段的原料气必须进行脱氯，脱氯剂一般采用（）。 A.氧化铜 B.氧化铁 C.氧化锌 D.氧化铝 3．我厂甲醇生产的原料气是（）。 A.净焦炉煤气 B.荒煤气 C.水煤气 D.天然气 4．进合成塔原料气中全硫含量一般控制在（）以内。 A.0.1PPM B.1PPM C.0.05PPM 5．原料气加氢转化脱除煤气中的有机硫，催化剂一般采用（）。 A.钴钼催化剂 B.铁钼催化剂 C.铁锰催化剂 D.镍钼催化剂6．甲醇的爆炸极限（） A 6%—36.5% B 4%—45.6% C 12%—45%
有机合成试题及答案
高二化学3.4练习卷 （HGB ） 1.有机物A 为绿色荧光蛋白在一定条件下水解的最终产物之一，结构简式为： 请回答下列问题： （1）A 的分子式为 。 （2）A 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。 （3）已知：两个氨基乙酸分子 在一定条件下反应可以生成 两个A 分子在一定条件下生成的化合物结构简为 。 （4）符合下列4个条件的同分异构体有6种，写出其中三种 。 ①1，3，5-三取代苯 ②遇氯化铁溶液发生显色反应 ③氨基与苯环直接相连 ④属于酯类 2.（16分）以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂G 。 请回答下列问题： （1）反应①属于 反应（填反应类型），反应③的反应条件是 （2）反应②③的目的是： 。 （3）写出反应⑤的化学方程式： 。 （4）写出G 的结构简式 。 O =C NH —CH 2 CH 2—NH C =O NH 2 CH —COOH OH CH 2—CH —COOH NH 2 HOOCCH ＝CHCOOH
3．（16分）M 是生产某新型塑料的基础原料之一，分子式为C 10H 10O 2，其分子结构模型如图，所示（图中球与球之间连线代表化学键单键或双键）。 拟从芳香烃 出发来合成M ，其合成路线如下： 已知：M 在酸性条件下水解生成有机物F 和甲醇。 （1）根据分子结构模型写出M 的结构简式 。 （2）写出②、⑤反应类型分别为 、 。 （3）D 中含氧官能团的名称为 ，E 的结构简式 。 （4）写出反应⑥的化学方程式（注明必要的条件） 。 4．建筑内墙涂料以聚乙烯醇（CH 2 CH n OH ）为基料渗入滑石粉等而制成，聚乙 烯醇可由下列途径合成。 试回答下列问题： （1）醋酸乙烯酯中所含官能团的名称__________________（只写两种）。 （2）上述反应中原子利用率最高的反应是______________（填序号）。 （3）可以循环使用的原料是___________（写结构简式）。 （4）反应③可看作________________反应（填反应类型）。 —C ＝CH 2 CH 3 —C ＝CH 2 CH 3 溴水 ① A B ： C 9H 12O 2 ② NaOH/H 2O ③ O 2/Cu D ：C 9H 10O 2 E ：C 9H 10O 3 ④ F M ⑤ ⑥
燃料电池的基本工作原理及主要用途
简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理 燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。 以磷酸型燃料电池为例，其反应式为： 燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电 燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力 目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源 天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用 碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。 总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。
质子交换膜燃料电池电催化材料研究综述
质子交换膜燃料电池电催化剂的研究综述 [摘要] 概述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理及电催化剂的特殊性质，总结了近年来的相关研究资料，综述了质子交换膜燃料电池用催化剂在国内外研究现状及目前的研究热点。归纳了近年来提高催化剂稳定性的改进方法，包括改变合金组成、选择高稳定性催化剂载体、制备新型催化剂材料；最后提出了该催化剂材料研究中存在的问题和今后的发展方向。 [关键词] PEMFC；催化剂；载体；性能衰减；稳定性 1.引言 随着全球能源的减少以及环境恶化的加剧,开发环保的新能源逐渐引起了人们的广泛关注。燃料电池(FuelCell)因具有高效、环保、燃料来源广及可靠性高等优点成为各国研究的热点。 燃料电池是一种能直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置。而其中的质子交换膜燃料电池(PEMFC)除了具备燃料电池一般的特点之外，还具有可室温快速启动、无电解液流失、无腐蚀、寿命长、比功率与比能量高、重量轻、体积小等突出特点[1]。无论是PEMFC还是其它类型的燃料电池，其关键材料与部件都包括电极、电解质隔膜与双极板三部分。电极是其核心组成部分，而电极性能是由电催化剂性能、电极材料与制作工艺来决定的。其中，电催化剂的性能又决定着电流密度放电时的电池性能、运行寿命及成本等[2]。所以，电催化剂的性能是关系到PEMFC能否真正走向商业化的重要因素，制备出性能优异、成本低、稳定性好的电催化剂将会有力促进PEMFC走向商业化，最终为发电技术开辟新的途径。 2 .质子交换膜燃料电池及其电催化材料 质子交换膜燃料电池(PEMFC)也称固体聚合物电解质燃料电池。以高分子聚合物为电解质，以Pt/C或Pt-Ru/C为电催化剂，以氢气或催化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板的一种燃料电池，低温燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外电路，如图1所示。工作时，阳极通过管道或导气板供给燃料（如H2）到达阳极，发生氧化反应，氢在阳极分解成带正电的氢离子和带负电的电子，而质子穿过质子交换膜电解质到达阴极；电池的另一端，阴极通过管道或导
甲醇合成精馏试题
、填空题: 1、甲醇的分子式为CH30H ,相对分子量为32. 4 ,甲醇的国家卫生标准为50mg/m3，甲醇的密度随温度的增加而减小。 2、氢回收工序额定驰放气处理能力为16500Nm3/h ;处理气体中的某些杂质成分如液态水、甲醇_ 、—灰分_、芳烃类物质_ 等对纤维管分离器的分离效率影响很大。 3、列管式换热器按结构不同分为_固定管板式、浮头式_、U形管式—和填料函式；固定管板式换热器管壁和壳壁的温差大于50摄氏度时，为克服温差应力对换热器造成影响应设置_膨胀节_。 4、为防火防漏，罐区设有_围堰_、_消防水_、_灭火装置_、一氮气隔离_、_可燃气体检测报警等—等设施。 5、写出下面设备位号代表的设备名称： S15403 ________ R15401 甲醇合成塔__________________ J15401B_ 喷射器 B E15401入塔气换热器 E15801H 氢回收列管换热器T15501 T15501预塔回流槽 P15501A/B加压塔讲料泵P15508A/B_碱液泵 C15504回收塔T15702杂醇油贮罐 6、写出下面设备名称的位号： 精甲醇成品罐 T41101ABC 火车装车泵 P41101ABCD 常压塔回流槽 T15503 常压塔冷凝器 E15508 配碱槽 T15505 预精馏塔 C15501 加压塔回流槽T15502 粗甲醇预热器E15501 常压塔回流泵 P15505AB 粗甲醇贮罐 T15701AB 7、甲醇为有毒化合物，口服5~10ml可引起严重中毒10ml以上可导致失明。 8、正常生产中，新鲜气氢碳比的合理值为_2.05~2.15_。 9、合成塔内列管的管径为_44mm，长度为一_7000 mm 10、加压精馏塔的塔顶压力为_800kpa ______________ ，温度为_128 C _ ；塔釜压力为 _812kpa_ 一_温度为_134°C __。 11、四台精馏塔的压降依次为8 kpa二、12kpa、10kpa _、8 kpa二。 12、合成汽包液位的低报警值为_25%一__:低低联锁值为20%_，其联锁动作为净化来新鲜气调节阀XV-15301关闭。 13、FO代表该调节阀为气关阀，FC代表该调节阀为气开阀。
化学工艺学试题答案
《化学工艺学》考查课期末试题 班级：08化工（1）班学号：08003028姓名：李强 1.现代化学工业的特点是什么？ 答：1、原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；2、向大型化、综合化、精细化发展；3、多学科合作、技术密集型生产；4、重视能量合理利用、积极采用节能工艺和方法；5、资金密集，投资回收速度快，利润高；6、安全与环境保护问题日益突出。 2.什么是转化率？什么是选择性？对于多反应体系，为什么要同时考 虑转化率和选择性两个指标？ 答：1、转化率：指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率 或百分率，用符号X表示。定义式为X=某一反应物的转化量/该反应物的起始量对于循环式流程转化率有单程转化率和全程转化率之分。 单程转化率：系指原料每次通过反应器的转化率 XA=组分A在反应器中的转化量/反应器进口物料中组分A的量 =组分A在反应器中的转化量/新鲜原料中组分A的量+循环物料中组分A的量全程转化率：系指新鲜原料进入反应系统到离开该系统所达到的转化率 XA,tot=组分A在反应器中的转化量/新鲜原料中组分A的量 2、选择性：用来评价反应过程的效率。选择性系指体系中转化成目的产物的某 反应量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。用符号S表示， 定义式S=转化为目的产物的某反应物的量/该反应物的转化总量 或S=实际所得的目的产物量/按某反应物的转化总量计算应得到的目的产物理论量 3、因为对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生成副产物的 许多副反应，只用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转变成副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费了。所以，需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率。 3.催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产 中如何正确使用催化剂？ 答：1、基本特征包括：催化剂是参与了反应的，但反应终止时，催化剂本身未 发生化学性质和数量的变化，因此催化剂在生成过程中可以在较长时间内使用；催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速反应），但不能改变平衡；催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。 2、作用：提高反应速率和选择性；改进操作条件；催化剂有助于开发新的反应
低温燃料电池阳极催化剂的研究进展
?６４?材料导报：综述篇２０１０年１月（上）第２４卷第１期低温燃料电池阳极催化剂的研究进展。 安筱莎，樊友军 （广西师范大学化学化工学院，桂林５４１００４） 摘要阳极催化剂是低温燃料电池的关键材料之一，研制新型催化剂对燃料电池的性能及成本起着关键作用。从改变催化剂的组成、分散度及调控催化剂的表面结构３个方面综述了近年来低温燃料电池阳极催化剂的研究进展，并展望了该领域今后的发展方向。 关键词低温燃料电池阳极催化剂分散度表面结构 ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＡｎｏｄｅＣａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｕｅｌＣｅｌｌｓ ＡＮＸｉａｏｓｈａ，ＦＡＮＹｏｕｊｕｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＮｏｍｍｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４） ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｎｏｄｅｃａｔａｌｙｓｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅ－ｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｏｖｅｌｃａｔａｌｙｓｔｓｐｌａｙ８１＂１ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｓｔｏｆｒｕｅｌｃｅｌｌｓ．Ｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅａ＿Ｎｏｄｅｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｄｉｓ—ｐｅｒｓｉｏｎａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｎｏｄｅｃａｔａｌｙｓｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙ ＷＯＩｒ谯ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓ，ａｎｏｄｅｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ０引言 燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的电化学反应装置，作为先进能源技术的典型代表，其潜在的应用前景受到了广泛关注。按照工作温度的不同，燃料电池可分为低温燃料电池（６０～１２０℃）、中温燃料电池（１６０～２２０℃）和高温燃料电池（６００１０００℃）３大类［１］。其中，低温燃料电池包括质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）和直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ），由于它们具有工作温度低、启动快、能量转化效率高、储存和运输便利等优点而受到重视，是燃料电池优先发展的类型之一［ｚ］。目前，较多的研究集中在寻找高性能的电催化剂、质子交换膜以及膜电极集合体（ＭＥＡ）的制备等方面。本文主要针对新型电催化剂的研制，从改变催化剂的组成、分散度以及调控催化剂的表面结构等方面综述了近年来低温燃料电池阳极催化剂的国内外研究进展。 １改变催化剂的组成 目前低温燃料电池所用阳极催化剂的有效成分仍以铂为主。由于铂不仅成本较高、资源有限，而且易被燃料氧化产生的ＣＯ等中间产物毒化，大大限制了其广泛的应用［３］。因此，研制新型电催化剂、降低贵金属用量并提高电催化剂的性能就显得尤为重要。通过改变催化剂的化学组成来提高其性能的主要途径是在有效成分Ｐｔ的基础上添加其他金属元素或金属氧化物等助催化成分。此外，还对其他各种非Ｐｔ系催化剂进行了有益的尝试。 １．１Ｐｔ基表面合金催化剂 为了提高Ｐｔ催化剂的活性和抗Ｃ０毒化的能力，在Ｐｔ的基础上添加１种或多种其他金属元素制成Ｐｔ基二元或多元表面合金催化剂，取得了一定的进展。其中对于二元合金体系，主要对ＰｔＭ（Ｍ—Ｒｕ，Ｓｎ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｄ等）型催化剂进行了广泛的研究［４．５】，发现ＰｔＲｕ和ＰｔＳｎ体系是目前催化效率最高的二元催化剂，且其活性与不同的阳极氧化反应有关，ＰｔＲｕ对甲醇氧化的催化效率最高，Ｐｔｓｎ则对乙醇氧化表现出更高的活性。其他的ＰｔＭ型催化剂尽管活性不及ＰｔＲｕ和ＰｔＳｎ体系，但均比一元纯Ｐｔ催化剂的活性高。如Ｚｈｏｕ等［５］以活性碳ＸＣ－７２Ｒ为载体制得几种Ｐｔ基二元合金催化剂，循环伏安法和直接乙醇燃料电池（ＤＥＦＣ）单电池测试结果表明Ｓｎ、Ｒｕ、Ｗ和Ｐｄ等的加入增强了Ｐｔ的乙醇氧化活性，其活性大小顺序为：Ｐｔｓｎ／Ｃ＞ＰｔＲｕ／Ｃ＞ＰｔＷ／Ｃ＞Ｐｔ－Ｐｄ／Ｃ＞Ｐｔ／Ｃ。为了提高燃料电池的长期工作稳定性和电催．化活性，人们又尝试在催化效率最高的ＰｔＲｕ和ＰｔＳｎ体系的基础上再加入１种或２种金属制得多元合金催化剂，研究显示它们的活性比相应的二元合金高。如Ｗａｎｇ等分别研究了酸性介质中Ｎｉ［６］和ＭｏＵ］对ＰｔＲｕ／Ｃ催化剂电催化氧化乙醇行为的影响，发现Ｎｉ和Ｍｏ的加入均明显提高了ＰｔＲｕ／Ｃ对乙醇氧化的催化活性和耐ＣＯ毒化的能力。 表面合金催化剂的性能除了与催化剂的元素组成有关外，还受合金中各组成元素的原子比聃’９１及催化剂的合金化程度【ｌ们等影响。如Ｃａｍａｒａ等［８１研究了ＰｔＲｕ催化剂的不同 ＊教育部留学回国人员科研启动基金；广西自然科学基金（０９９１０９３），ｆ－西研究生教育创新计划资助项目安筱莎：女，硕士研究生樊友军：通讯作者，男，教授Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｏｕｊｕｒｆｆａｎ＠ｍａｉｌｂｏｘ．ｇｘｎｕ．ｅｄｕ．ｃａ 万方数据
直接甲醇燃料电池实验报告
研究生专业实验报告 实验项目名称：被动式直接甲醇燃料电池学号： 姓名：张薇 指导教师：陈蓉 动力工程学院
被动式直接甲醇燃料电池 一、实验目的 1、了解和掌握被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池（DMFC）的基本工作原理； 2、了解和掌握对燃料电池进行性能测试的基本方法； 3、了解和掌握燃料电池性能评价方法； 4、观察和认识影响燃料电池性能的主要因素。 二、实验意义 燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置，具有环境友好、效率高、工作安静可靠等显着优点，被誉为继核能之后新一代的能源装置。在众多燃料电池种类中，空气自呼吸式直接甲醇燃料电池（DMFC）因具有系统结构简单、能量密度高、环境友好、更换燃料方便、可在常温下工作等优点，成为便携式设备最有前景的可替代电源，是电化学和能源科学领域的研究热点。本实验旨在对被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池进行实验研究，使同学们了解和掌握燃料电池测试的基本方法，加深对燃料电池基本工作原理的认识和理解。 三、实验原理 燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置。一个典型的直 接甲醇燃料电池的示意图如图1所示。 图1: 直接甲醇燃料电池的典型结构 从图1中可以看出，典型的直接甲醇燃料电池包括阳极扩散层、阴极扩散层、阳极催化剂层、阴极催化剂层、质子交换膜、集流体等部件。在被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池中，电池阳极发生的是甲醇的氧化反应： CH 3OH+H 2 O→CO 2 +6H++6e-，E0=0.046 V （1） 电池阴极发生的是氧气的还原反应： 3/2O 2+6H++6e-→3H 2 O，E0=1.229 V （2） 总反应式为： CH 3OH+3/2O 2 →CO 2 +2H 2 O，△ E=1.183 V （3） 在被动式直接甲醇燃料电池阳极，甲醇水溶液扩散通过阳极扩散层到达阳极催化层，甲醇在阳极催化层被氧化，生成二氧化碳、氢离子和电子，如式（1）所示。氢离子通过质子交换膜迁移到阴极，电子通过外电路传递到阴极；在阴极侧，氧气通过暴露在空气中的阴极扩散层传输至阴极催化层，在电催化剂的作用下，氧气与从阳极迁移过来的质子以及从外电路到达的电子发生还原反应生成水，如式（2）所示。理论上直接甲醇燃料电池的开路电压能达到1.183 V，但实际上DMFC 的开路电压一般只有0.7 V左右，其主要原因是部分燃料（甲醇）在浓度差的作
甲醇合成试题答案
甲醇合成考试题（A) 一．填空题（每空2分，共30分） 1.甲醇是最简单的饱和醇，又名木醇或木精，分子式CH3OH，通常为无色、略带乙醇香味的挥发性可燃液体，分子量3 2.04，爆炸极限5.5%—44.0%。 2.影响甲醇反应的因素有哪些：温度，压力，气体组成，触媒性能，空速，惰性气含量。 3.实际生产中，甲醇合成操作压力上升，调节方法有：①适当增加循环气流量。②适当提高循环气中一氧化碳含量。③适当提高循环气中二氧化碳含量。④适当开大系统压力调节阀，降低惰性气含量。二．判断题（每题2分，共10分） 1.甲醇凝固点-97.8℃，沸点（64.8℃，0.1013MPa），自燃点461℃～473℃。（√） 2.合成反应温度高不会影响产品质量。（×） 3.空速过高，反应温度下降，有时温度难以维持，产量下降（√） 4.CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。（√） 5.液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度不变。（×）三．问答题(每题10分，共40分） 1.合成甲醇的化学反应有哪些？ （1）主反应： CO+2H2=CH3OH+Q
CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q （2）副反应： 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+Q CO+3H2=CH4+H2O+Q 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+Q CO2+H2=CO+H2O-Q nCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q 2.甲醇催化反应过程有几个步骤? 答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步: （1） CO和H2扩散到催化剂表面； （2） CO和H2被催化剂表面吸附； （3）CO和H2在催化剂表面进行化学反应； （4） CH3OH在催化剂表面脱附； （5）CH3OH扩散到气相中去。 3.影响水冷器冷却效果的主要原因有哪些? 答：（1）水量小或水压低,应开大进水阀或提高水压。 （2）冷却器换热管结垢,清理积垢。 （3）冷却水温度高,联系供水,降低水温。 合成甲醇时有石蜡生成,附着在水冷器管壁上,降低水冷效果。可适当减少冷却水量,用温度较高的合成气来熔化石蜡。 4.进入容器设备的八必须？ 申请办证，并得到批准
化学试题与答案
绝密★考试结束前 2018年11月镇海中学选考科目模拟考试 化学试题 姓名：____________ 准考证号：____________ 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。其中加试题部分为30分，用【加试题】标出。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B 铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑，答案写在本试题卷上无效。 4．可能用到的相对原子质量：H-1 D-2 Li-7 Be-9 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27 Si-28 S-32 Cl-35.5 K-39 Ca-40 Fe-56 Cu-64 Ag-108 Ba-137 选择题部分 一、选择题(本大题共25小题，每小题2分，共50分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题 目要求的，不选、多选、错选均不得分) 1．下列属于复盐的是 A ．NaHCO 3 B ．CaCl(ClO) C ．(NH 4)2Fe(SO 4)2 D ．Na 2SO 4·10H 2O 2．下列仪器可用来灼烧的是 A ． B ． C ． D ． 3．下列属于电解质的是 A ．明矾 B ．盐酸 C ．氨气 D ．钾钠合金 4．下列物质溶于水后溶液显酸性的是 A ．KHCO 3 B ．NH 2CH 2COONa C ．NH 4NO 3 D ．CH 3OH 5．下列属于物理变化的是 A ．氯气的液化 B ．由海水生产氯化镁 C ．乙烯生产聚乙烯 D ．由煤焦油得到苯、甲苯制硝酸苯、TNT 6．下列说法不正确．．． 的是 A ．油脂可以制造肥皂和油漆 B ．工业酒精中含有乙醇，不含甲醇 C ．工业上可以用淀粉、纤维素为原料生产葡萄糖 D ．天然气与煤、柴油相比是清洁的能源 7．下列变化过程中，加入还原剂才能实现的是 A ．H 2O 2→O 2 B ．Cu →CuO C ．FeCl 3→FeCl 2 D ．KMnO 4→MnO 2 8．下列表示不正确的是 A ．磷原子结构示意图： B ．溴苯的分子式： C 6H 5Br C ．乙烯的球棍模型： D ．MgF 2的电子式： 5 8 +15 2
PEMFC电催化剂现状
PEMFC电催化剂现状 13材料C1 安海山20134865620 PEMFC的发展历史 质子交换膜燃料电池的发展历史起源于20世纪60 年代初美国的GE 公司为NASA 研制的空间电源, 采用的是1 kW 的PEMFC 作为双子星座宇宙飞船的辅助电源, 尽管PEMFC 的性能表现良好, 但是由于当时该项技术处于起步阶段, 仍存在许多问题, 如功率密度较低(<50 mW/cm2);聚苯乙烯磺酸膜的稳定性较差, 寿命仅为500 h 左右;铂催化剂用量太高等, 因此在以后的Apollo 计划等空间应用中,NASA 选用了当时技术比较成熟的碱性燃料电池, 使得PEMFC 技术的研究开发工作一度处于低谷。 1962 年美国杜邦公司开发出新型性能优良的全氟磺酸膜, 即Nafion系列产品, 1965 年GE 公司将其用于PEMFC , 使电池寿命大幅度延长。但是由于铂催化剂用量太高和Nafion膜的价格昂贵以及电池必须采用纯氧气作为氧化剂, 使得PEMFC 的开发长时间是以军用为目的, 限制了该项技术的广泛应用。进入20 世纪80 年代以后, 以军事应用为目的的研制与开发, 使得PEMFC 技术取得了长足的发展。以美国、加拿大和德国为首的发达国家纷纷投入巨资开展PEMFC 技术的研究开发工作, 使得PEMFC 技术日趋成熟。20 世纪90 年代初期, 特别是近几年, 随着人们对日趋严重的环境污染问题的认识加深,PEMFC 技术的开发逐渐由军用转向民用, 被认为是第四代发电技术和汽车内燃机的最有希望的替代者。 PEMFC的现状 EMFC中的电催化剂, 应满足以下4 个条件:①具有导电性, 或使用导电性良好的载体以求获得高的导电性;②一定的电化学稳定性, 即能在实现目标反应的条件下, 电催化剂表面不会因电化学反应而过早失活;③较好的催化性能, 包括实现目标反应及抑制副反应的活性;④比表面积大。通常电催化剂分为两大类, 即阴极催化剂(催化氧化剂的还原)和阳极催化剂(催化燃料的氧化)。由于贵金属材料具有极强的原子键、高原子配位数等特殊的原子结构, 表现出优异的物理化学性质, 比较适用于燃料电池的电极反应。目前的电催化剂主要有Pt基、Pd基、Au基材料等几大类, 常使用的是Pt基催化剂, 关于这一类催化剂的研究较多并取得了一系列的进展, 但仍存在着一些问题。 如贵金属催化剂用量过高, 导致电池成本过高。近年来在催化剂方面, 研究主要围绕降低贵金属担载量和提高催化剂稳定性以及寻找价格较低廉的新的非贵金属催化剂等方面展开, 如英国、美国以及我国的大连化物所阁等开展了一系列的工作, 其主要研究方向是: ①合金催化剂, 包括二元合金Pt一Ru 、Pt 一Sn 、Pt 一pd 等; 三元合金Pt 一Ru 一W、Pt 一Co 一W、Pt 一Ni一W、Pt -Mn 一W 和Pt一Ru 一Nb 等; 四元合金R一Ru 一sn 一W 等。②金属氧化物催化剂。White J.M. 和Sammells A.F.对ABO3型金属氧化物作为CH30H 氧化的催化剂最早进行了研究叫, ABO3中的A和B分别代表: A = Sr 、Ce 、Pb、La ; B 一Co 、Pt 、Pd、Ru 等。③有机鳌合物催化剂。有机鳌合物属有机电催化剂, 是一些含过渡金属中心原子的大环化合物, 如含有Fe 、Co、Ni、Mn 的酞著或叶琳络合物。有机赘合物的优良催化性能是由于它能促进H202 分解, 使O2在阴极上按4 电子反应途径进行, 从而使电池的工作电压增高。目前电催化剂仍以贵金属R 为主,R一Ru 合金催化剂或负载型Pt一Ru 是目前研究最成熟、应用最广泛的催化剂。 阴极催化剂 PEMFC阴极的过电位很高, 与氢的氧化相比,O2 的还原过程比较困难。理想的催化剂应使分子氧在较高电位下通过四电子过程一步直接还原成水, 得到高能量效率。因此, 阴极催化剂材料的研究重点是开发出对O2 还原反应(ORR)有高选择性和高催化活性, 载Pt量低的阴极
水分析化学的期末考试试题四套期末考试题
哈工大2004春季学期水分析化学试题（A） 一、回答下列基本概念（2×5=10） 1.物质的量浓度； 2.拉平效应； 3. EDTA的酸效应； 4. 参比电极； 5. 色谱峰高 二、讨论下面命题（ 4× 5=20 分） 1.以钙指示剂 NN 为例，说明金属指示剂的必备条件。 2.对比高锰酸盐指数和化学需氧量测定过程中掩蔽和催化作用的异同。 3.什么是吸收光谱（曲线）？什么是标准曲线？它们有何实际意义？ 4.简述气相色谱法的定量方法。 三、填空（ 1×15=15 分） （1. 原子吸收光谱仪由（ ）组成。 ）、（）、（）和 （2. 影响络合滴定的主要因素有（ ）。 ）和 3. ECD和 FPD的中文称谓分别为（）和（）。 4.在分光光度计中，常因波长范围不同加选用不同材料的容器。现 有下面两种材料的容器，各适用于哪个光区： A．石英比色皿用于（）；B．玻璃比色皿用于（）。 5.水中的余氯采用（）法测定，水中余氯在酸性溶液中与（） 作用，释放出等化学计量的（），以（）为指示剂，用（ 准溶液滴定至终点，由消耗的标准溶液的用量求出水中的余氯。 ）标 四、实验设计题（ 5×3=15 分） 1.氯离子测定中空白实验和加入碳酸钙的作用。 2.设计一个测定铝盐混凝剂中三氧化二铝含量的方案。 3.pH 计的使用及注意事项。 五、计算题（ 10×4=40 分） 1.取水样 100.0mL，以酚酞为指示剂，用 0.100mol/L HCl溶液滴定至指示剂刚好褪色，用去 13.00mL，再加甲基橙指示剂，继续用盐酸溶液滴定至 终点，又消耗 20.00mL问水样中有何种碱度？其含量为多少（mg/L表示）？
贵金属纳米颗粒阳极电催化剂性能调控研究
太原理工大学硕士研究生论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1 燃料电池概述 (1) 1.1.1 燃料电池分类 (1) 1.1.2 质子交换膜燃料电池的工作原理 (2) 1.2 质子交换膜燃料电池的研究现状 (2) 1.3 PEMFC燃料电池阳极电催化剂的催化机理 (3) 1.4 负载型贵金属阳极催化剂研究进展 (4) 1.5 影响阳极催化剂电催化性能的因素 (5) 1.6 本课题的研究内容 (6) 第二章PdAgCu/CNTs系列催化剂的制备及催化性能 (7) 2.1前言 (7) 2.2实验部分 (8) 2.2.1 实验仪器与试剂 (8) 2.2.2 PdAgCu/CNTs系列催化剂的制备 (8) 2.2.3 工作电极的制备 (8) 2.2.4 催化剂的表征及电催化性能测试 (9) 2.3结果与讨论 (9) 2.3.1 数据分析 (9) 2.3.2 循环伏安分析 (13) 2.3.3 退火工艺分析 (20) 2.4本章小结 (24) 第三章Pt/C-Cu3P复合催化剂的制备及催化性能 (25) 3.1前言 (25) 3.2实验部分 (26) 3.2.1 实验仪器与试剂 (26) 3.2.2 Pt / C-Cu3P系列催化剂的制备 (27) 3.2.3 工作电极的制备 (27) 3.2.4 催化剂的表征及电催化性能测试 (27) VII
太原理工大学硕士研究生论文 3.3结果与讨论 (27) 3.3.1 数据分析 (27) 3.3.2 循环伏安及活性表面积分析 (30) 3.3.3 Pt / C-Cu3P系列催化剂的一氧化碳解吸附实验 (32) 3.3.4 Pt/C-Cu3P系列催化剂的催化机理分析 (33) 3.4本章小结 (44) 第四章Pt-Fe2P/C复合催化剂的制备及催化性能 (45) 4.1前言 (45) 4.2实验部分 (45) 4.2.1 实验仪器与试剂 (45) 4.2.2 Pt-Fe2P/C系列催化剂的制备 (46) 4.2.3 工作电极的制备 (46) 4.2.4催化剂的表征 (46) 4.3结果与讨论 (46) 4.3.1 数据分析 (46) 4.3.2 循环伏安分析 (48) 4.4本章小结 (53) 第五章结论 (55) 参考文献 (57) 致谢 (67) 攻读硕士期间发表的学术论文 (69) VIII