氫氣鈀膜法SEM

1、氫氣氧氣不燃燒怎樣變成水

燃料電池
氫氧燃料電池
科技名詞定義
中文名稱：
氫氧燃料電池
英文名稱：
hydrogen oxygen fuel cell
定義：
將氫和氧經過電化學反應轉變成電能的裝置。
應用學科：
電力（一級學科）；可再生能源（二級學科）
以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
網路名片
燃料電池是很有發展前途的新的動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧作為正極．和一般電池的主要區別在於一般電池的活性物質是預先放在入的，因而電池容量取決於貯存的活性物質的量；而燃料電池的活性物質（燃料和氧化劑）是在反應的同時源源不斷地輸入的，因此，這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。這類電池具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優點，但由於成本高，系統比較復雜，僅限於一些特殊用途，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉站、燈塔和浮標等方面。
目錄
介紹
工作原理
組成
電池分類
再生式
編輯本段介紹

燃料電池是一種化學電池，它利用物質發生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，它工作時需要連續地向其供給反應物質——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學電池不大一樣。由於它是把燃料通過化學反應釋出的能量變為電能輸出，所以被稱為燃料電池。
具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應的"發電機"。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成，2013年正發展為直接使用固體的電解質。
工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。當氫離子進入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。此過程水可以得到重復利用，發電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙。
燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。
利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種"發電機"。
一般來講，書寫燃料電池的化學反應方程式，需要高度注意電解質的酸鹼性。 在正、負極上發生的電極反應不是孤立的，它往往與電解質溶液緊密聯系。如氫—氧燃料電池有酸式和鹼式兩種，在酸溶液中負極反應式為：2H2-4e-==4H+ 正極反應式為：O2 + 4H+ +4eˉ== 2H2O;如是在鹼溶液中，則不可能有H+出現，在酸溶液中，也不可能出現OHˉ。
若電解質溶液是鹼、鹽溶液則負極反應式為：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正極為：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ
若電解質溶液是酸溶液則負極反應式為：2H2-4eˉ=4H+（陽離子），正極為：O2+4eˉ+4H+=2H2O
記憶規律如下：
鹼性條件下，容易記住正極的O2、H2O、eˉ、4OHˉ前面的系數分別為1、2、4、4，再用總反應方程式減去上式即可。酸性條件下，易記住負極反應式（4H+）+（-4eˉ）=2H2，通過移項可以得到所需要的方程式，同樣用總反應式減上式得到正極反應式。
氫氧燃料電池 hydrogen oxygen fuel cell
以氫氣作燃料，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池。
氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時在氫電極上有多餘的電子而帶負電，在氧電極上由於缺少電子而帶正電。接通電路後，這一類似於燃燒的反應過程就能連續進行。
編輯本段工作原理
工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。
氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑 全部儲藏在電池內的裝置
氫氧燃料電池的反應物都在電池外部它只是提供一個反應的容器2H2+O2==2H2O
氫氣和氧氣都可以由電池外提供

氫氧燃料電池
編輯本段組成
以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進行電化學反應並輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達3600瓦·時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8～0.97伏,為了滿足負載所需的工作電壓，往往由幾十個單體電池串聯成電池組。
為維持電池的正常運轉，須持續供應氫和氧，及時排除反應產物（水）和廢熱。電池組由以下幾部分組成：①氫氧供給分系統：航天器攜帶的氫和氧採用超臨界液態貯存，可縮小貯罐體積，解決失重條件下氣、液態的分離問題，但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓（氧罐為6兆帕、氫罐為3～3.5兆帕）。②排水分系統：主要有動態排水和靜態排水兩種方式。前者把帶有水蒸氣的氫氣循環輸送到冷卻裝置，使水蒸氣冷凝成水進行分離；後者依靠多孔纖維編織材料（如燈芯）將冷凝後的水吸附出來，又稱燈芯排水。電池組排出的水經凈化後可供航天員飲用或作冷卻劑。③排熱分系統：電池組通過冷卻劑（如乙二醇水溶液）循環，將廢熱帶到輻射器向外排放，以維持電池組正常工作的溫度范圍。④自動控制分系統：包括電池組工作壓力、溫度、排水與排氣、電壓、安全和冷卻液循環等的控制與調節。所測量的參數傳送到航天員座艙的顯示器或由遙測設備發回地面。當電池組出現故障時，自動切換到備份電池組供電。
編輯本段電池分類
氫氧燃料電池按電池結構和工作方式分為離子膜、培根型和石棉膜三類。
①離子膜氫氧燃料電池：用陽離子交換膜作電解質的酸性燃料電池,現代採用全氟磺酸膜。電池放電時,在氧電極處生成水，通過燈芯將水吸出。這種電池在常溫下工作、結構緊湊、重量輕,但離子交換膜內阻較大,放電電流密度小。
②培根型燃料電池：屬鹼性電池。氫、氧電極都是雙層多孔鎳電極(內外層孔徑不同)，加鉑作催化劑。電解質為80%～85%的苛性鉀溶液，室溫下是固體，在電池工作溫度(204～260°C)下為液體。這種電池能量利用率較高，但自耗電大，起動和停機需較長的時間（起動需24小時，停機17小時）。
③石棉膜燃料電池：也屬鹼性電池。氫電極由多孔鎳片加鉑、鈀催化劑製成，氧電極是多孔銀極片，兩電極夾有含35%苛性鉀溶液的石棉膜，再以有槽鎳片緊壓在兩極板上作為集流器,構成氣室,封裝成單體電池。放電時在氫電極一邊生成水,可以用循環氫的辦法排出,亦可用靜態排水法。這種電池的起動時間僅15分鍾，並可瞬時停機。 氫氧燃料電池
編輯本段再生式
將電池反應產物（水）通過電解器轉變成反應物（氫和氧），再重復使用以產生電能的燃料電池，由燃料電池和電解器兩部分組成。可以作為大功率太陽電池陣電源系統的貯能裝置。有日照時，太陽電池陣提供電能給航天器負載，還用於將水電解成氫和氧，使部分電能貯存起來。航天器進入陰影區太陽電池不能發電或供電不足時，由這種燃料電池供電。
氫氧燃料電池是不需要將還原劑和氧化劑 全部儲藏在電池內的裝置

摘自網路

2、氫氣經過Pd（鈀）過濾的原理和作用是什麼？

鈀管純化氫的原理是，在300—500℃下，把待純化的氫通入鈀管的一側時，氫版被吸附在鈀管權壁上，由於
鈀的4d電子層缺少兩個電子，它能與氫生成不穩定的化學鍵（鈀與氫的這種反應是可逆的），在鈀的作用下，氫被電離為質子其半徑為1.5×1015m，而鈀的晶格常數為3.88×10－10m（20℃時），故可通過鈀管，在鈀的作用下質子又與電子結合並重新形成氫分子，從鈀管的另一側逸出。在鈀管表面，未被離解的氣體是不能透過的，故可利用鈀管獲得高純氫。雖然鈀對氫有獨特的透過性能，但純鈀的機械性能差，高溫時易氧化，再結晶溫度低，易使鈀管變形和脆化，故不能用純鈀作透過膜。在鈀中添加適量的IB族和Ⅷ族元素，製成鈀合金，可改善鈀的機械性能。

3、用SEM測超薄薄膜厚度，如何制樣才能保證導電性足夠好？

SEM？FSEM的話，勉強可以看到，會漂移的很厲害，噴金可以改善導電性 查看原帖>>
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4、求翻譯 化學鍍

在活性碳氈負載Pd催化劑（ACF）與不同金屬負載量的化學鍍和評價為減少在間歇反應器中亞硝酸鹽的制備。dispersionswere獲得均勻的Pd，鍍液濃度和播種的步驟，determineparticle尺寸和形貌的關鍵變數。得到的0.14重量%的金屬負載量為96±22 nm處的外表面的碳纖維鈀晶體的形成，而鈀薄膜層檢測早期形成1.9重量%。新鮮的和使用的催化劑進行了表徵SEM，EDS，XRD和XPS。

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5、鈀炭催化劑的提純方法

鈀碳的提純
鈀合金可製成膜片(稱鈀膜)。鈀膜的厚度通常為0.1mm左右。主要於氫氣與雜回質的分離。鈀答膜純化氫的原理是，在300—500℃下，把待純化的氫通入鈀膜的一側時，氫被吸附在鈀膜壁上，由於鈀的4d電子層缺少兩個電子，它能與氫生成不穩定的化學鍵(鈀與氫的這種反應是可逆的)，在鈀的作用下，氫被電離為質子其半徑為1.5×1015m，而鈀的晶格常數為3.88×10-10m(20℃時)，故可通過鈀膜，在鈀的作用下質子又與電子結合並重新形成氫分子，從鈀膜的另一側逸出。 在鈀膜表面，未被離解的氣體是不能透過的，故可利用鈀膜獲得高純氫。雖然鈀對氫有獨特的透過性能，但純鈀的機械性能差，高溫時易氧化，再結晶溫度低，
易使鈀管變形和脆化，故不能用純鈀作透過膜。在鈀中添加適量的IB族和Ⅷ族元素， 製成鈀合金，可改善鈀的機械性能。

6、提純氫氣的方法

膜分離技術

膜分離法以選擇性透過膜為介質，在電位差，壓力差，濃度差等推動力下，有選擇的透過膜，從而達到分離提純的目的。

①鈀膜擴散法，在一定溫度下、氫分子在鈀膜一側離解成氫原子，溶於鈀並擴散到另一側，然後結合成分子。經一級分離可得到99。99-99。9999%純度的氫，

鈀合金純化工藝，對原料氣中的氧·水·重烴·硫化氫，烯烴等的含量要求很嚴，氧會在鈀合金膜表面發生氫氧催化反應，反應產的大量熱，使擴散室中鈀合金膜局部過熱受損，水·硫化氫·烯烴·重烴會使鈀合金錶面重毒，氫氣進入鈀膜之前，氧降至0。1PPm，水和其它雜質量降到1PPm以下，。鈀膜的滲透壓力，通常膜前1。4一3。45Mpa，膜後壓力448一690Kpa。由於鈀屬於貴金屬、本法只適於較小規模且對氫氣純度要求很高的場合使用。

②有機中空纖維膜擴散法，有聚碸、聚醯亞胺，聚碳酸酯等。

③中空維維膜分離回收氫裝置應用的最廣，從合成氨弛放氣，甲醇廠放空氣和石油煉制過程的各種尾氣。採用有機中空纖維膜分離工藝，可以利用放空尾氣的自身壓力，以膜兩側的分壓差為推動力。

氨廠尾氣引入膜組件之前，必須作脫氨處理。氨含量降至200PPm以下。防止膜被氨溶脹而損壞。

低溫分離

①低溫冷疑 基於氫與其它氣體沸點差異大的原理，在操作溫度下，使除氫以外所有高沸點組分冷凝為液體的分離方法·適合氫含量30-80%的原料氣回收氫。產氫純度90-98%。

②低溫吸附從電解氫或純度為99。9%的工業原料氫氣，可以製取純度為99。999-99。9999%的高純氫和超純氫。

一般用兩塔流，一塔吸附，另一塔再生、周期定時切換，連續工作

變壓吸附

工藝流程簡單·自動化程度高，操作維修費用低，產品純度可調性強。一次分離同時去除多種雜質組分的特優點。

變壓吸附（PSA）技術是以特定的吸附劑（多孔固體物質）內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少的特性，將原料氣在一定壓力下通過吸附床，相對於氫的高沸點雜質組分被選擇性吸附，低沸點的氫氣不易被吸附而穿過吸附床，達到氫和雜質組分的分離。氫氣提純採用四塔二均工藝。該公司藍博凈化科技，採用的 就是變壓吸附制氫技術。

金屬氫化物法

生產純度99。999%高純氫

利用貯氫合金對氫的選擇性，生成金屬氫化物，氫中的其它雜質濃縮於氫化物之外，隨著廢氣排出。金屬氫化物分離放出氫氣。從而使氫氣純化。常用兩個四個聯合起來連續工作。

工藝上包括吸氫和放氫，低溫高壓吸氫。、高溫低壓放氫。

催化脫氧法

用鈀或鉑作催化劑，氧和氫反應生成水，用分子篩乾燥脫水,特別適用於電解氫的脫氧純化，可製得純度為99。999%的高純氫。

7、鈀薄膜釋放氫氣的條件是什麼?

由於氫原子是最小的原子，而鈀原子之間的距離剛好能夠通過氫原子版，其他原子則不能通過，即使氫權分子（氫氣分子），都不能通過。濺射過程中氫原子進入鈀膜以後，在鈀膜恢復到常溫以後氫原子就會結合成氫氣分子，這樣就停留或者說凝聚在鈀膜中出不來了。那麼釋放它的辦法是加溫使得氫分子在高溫下分解成氫原子，釋放出來，如果在一定的低壓條件下進行操作，釋放的速度會更快。氫氣純化使用的幾乎是相同的原理，當時加熱的溫度是400oC，希望這個溫度可以作為參考

8、鈀元素有什麼作用？

1、鈀是copy航天、航空、航海、兵器和核能等高科技領域以及汽車製造業不可缺少的關鍵材料，也是國際貴金屬投資市場上的不容忽略的投資品種。

2、鈀在化學中主要做催化劑；鈀與釕、銥、銀、金、銅等熔成合金,可提高鈀的電阻率、硬度和強度,用於製造精密電阻、珠寶飾物等。而最常見和最有市場價值鈀金首飾的合金是鈀金。

3、主要用於制催化劑，還用於製造牙科材料、手錶和外科器具等。

4、氯化鈀還用於電鍍；氯化鈀及其有關的氯化物用於循環精煉並作為熱分解法製造純海綿鈀的來源。

(8)氫氣鈀膜法SEM擴展資料

鈀的物化性質：

鈀是銀白色過渡金屬，較軟，有良好的延展性和可塑性，能鍛造、壓延和拉絲。塊狀金屬鈀能吸收大量氫氣，使體積顯著脹大，變脆乃至破裂成碎片。常溫下，1體積海綿鈀可吸收900體積氫氣，1體積膠體鈀可吸收1200體積氫氣。

主要化合物二氯化鈀、四氯鈀酸鈉和二氯四氨合鈀。化學性質不活潑，常溫下在空氣和潮濕環境中穩定，加熱至 800℃，鈀表面形成一氧化鈀薄膜。鈀能耐氫氟酸、磷酸、高氯酸、鹽酸和硫酸蒸氣的侵蝕，但易溶於王水和熱的硫酸及濃硝酸。

9、金屬鈀最外層電子數為零，賦予了鈀怎樣的性質？

因為最外層電子數為零，其化學性質不活潑（但是不如鉑穩定）。常溫下在空氣和潮濕環境中穩定，加熱至 800℃，鈀表面形成一氧化鈀薄膜。鈀能耐氫氟酸、磷酸、高氯酸、鹽酸和硫酸蒸氣的侵蝕，但易溶於王水和熱的濃硫酸及濃硝酸。熔融的氫氧化鈉、碳酸鈉、過氧化鈉對鈀有腐蝕作用。
因為電子價層是4d10（鈀(Pd)的原子結構為[Kr]4d10,雖然鈀原子中的電子只佔據四個電子層,但因期第五能級組(5s4d5p)上由電子,故鈀仍屬於第五周期），鈀的氧化態為 ＋2、 ＋3、＋4。鈀容易形成配位化合物，如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]等。

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化學符號Pd ，原子序數46 ，原子量106.42 ，屬周期系Ⅷ族，為鉑系元素的成員。1803 年英國W.H.渥拉斯頓從粗鉑中分離出一種新元素，為了紀念1802年發現的小行星武女星（Pallas），把它命名為 palladium。鈀在地殼中的含量為1×10-6％，常與其他鉑系元素一起分散在沖積礦床和砂積礦床的多種礦物（如原鉑礦、硫化鎳銅礦、鎳黃鐵礦等）中。獨立礦物有六方鈀礦、鈀鉑礦、一鉛四鈀礦、銻鈀礦、鉍鉛鈀礦、錫鈀礦等，還以游離狀態形成自然鈀。
鈀是銀白色金屬， 熔點 1554 ℃，沸點 2970 ℃， 密度12.02克／厘米3（20℃）。較軟，有良好的延展性和可塑性，能鍛造、壓延和拉絲。塊狀金屬鈀能吸收大量氫氣，使體積顯著脹大，變脆乃至破裂成碎片。海綿狀或膠狀鈀吸氫能力更強，在常溫下，1體積海綿鈀可吸收900體積氫氣，1體積膠體鈀可吸收1200體積氫氣。加熱到40～50℃，吸收的氫氣即大部釋出。
鈀的化學性質不活潑，但是不如鉑穩定。常溫下在空氣和潮濕環境中穩定，加熱至 800℃，鈀表面形成一氧化鈀薄膜。鈀能耐氫氟酸、磷酸、高氯酸、鹽酸和硫酸蒸氣的侵蝕，但易溶於王水和熱的濃硫酸及濃硝酸。熔融的氫氧化鈉、碳酸鈉、過氧化鈉對鈀有腐蝕作用。鈀的氧化態為 ＋2、 ＋3、＋4。鈀容易形成配位化合物，如K2[PdCl4]、K4[Pd(CN)4]等。
將精選的砂鉑礦或富鉑礦用王水溶解，經一系列的化學處理，可得二氯二氨合鈀，經灼燒後在高溫下用氫氣還原可得海綿狀鈀。鈀在硝酸生產、蒽醌法製造過氧化氫以及氫化、脫氫、異構化和裂解反應中用作催化劑。鈀銀合金管用於生產高純氫，鈀銅合金可做大容量繼電器的觸頭，鈀釕合金用於補牙和製造首飾、厚膜電路上的電容和電阻。

元素符號:Pd
中文名稱:鈀
英文名稱:Palladium
原子序數:46
原子量:106.4
外圍電子排布:4d10
核外電子排布:2,8,18,18
常見化合價:+2,+3,+4
密度:12.02
溶點:1552
沸點:2927
所屬周期:5
所屬族數:VIII
原子半徑:1.79
離子半徑:0.64(+2)
共價半徑:1.28
同位素及放射性:Pd-102 Pd-104 Pd-105 *Pd-106 Pd-108 Pd-110
發現人:William Wollaston
發現時間:1803
發現地點:英格蘭
名稱由來:Named after the asteroid, Pallas, discovered in 1803.
元素描述:Soft, malleable, ctile, silvery-white metal.
元素來源:Obtained with platinum, nickel, copper and mercury ores.
元素用途:Used as a substitue for silver in dental items and jewelry. The pure metal is used as the delicate mainsprings in analog wristwatches. Also used in surgical instruments and as catalyst.

10、氫氣純化的氫氣純化技術

膜分離法以選擇性透過膜為介質，在電位差，壓力差，濃度差等推動力下，有選擇的透過膜，從而達到分離提純的目的.
1 鈀膜擴散法，在一定溫度下、氫分子在鈀膜一側離解成氫原子，溶於鈀並擴散到另一側，然後結合成分子.經一級分離可得到99.99-99.9999%純度的氫，
鈀合金純化工藝，對原料氣中的氧·水·重烴·硫化氫，烯烴等的含量要求很嚴，氧會在鈀合金膜表面發生氫氧催化反應，反應產的大量熱，使擴散室中鈀合金膜局部過熱受損，水·硫化氫·烯烴·重烴會使鈀合金錶面重毒，氫氣進入鈀膜之前，氧降至0.1PPm，水和其它雜質量降到1PPm以下，.鈀膜的滲透壓力，通常膜前1.4一3.45Mpa，膜後壓力448一690Kpa.由於鈀屬於貴金屬、本法只適於較小規模且對氫氣純度要求很高的場合使用。
2 有機中空纖維膜擴散法，有聚碸、聚醯亞胺，聚碳酸酯等。
中空維維膜分離回收氫裝置應用的最廣，從合成氨弛放氣，甲醇廠放空氣和石油煉制過程的各種尾氣。採用有機中空纖維膜分離工藝，可以利用放空尾氣的自身壓力，以膜兩側的分壓差為推動力。
氨廠尾氣引入膜組件之前，必須作脫氨處理。氨含量降至200PPm以下.防止膜被氨溶脹而損壞. 1 低溫冷疑 基於氫與其它氣體沸點差異大的原理，在操作溫度下，使除氫以外所有高沸點組分冷凝為液體的分離方法·適合氫含量30-80%的原料氣回收氫.產氫純度90-98%.
2 低溫吸附從電解氫或純度為99.9%的工業原料氫氣，可以製取純度為99.999-99.9999%的高純氫和超純氫.
一般用兩塔流，一塔吸附，另一塔再生、周期定時切換，連續工作 工藝流程簡單·自動化程度高，操作維修費用低，產品純度可調性強.一次分離同時除去多種雜質組分的特優點.
變壓吸附（PSA）技術是以特定的吸附劑（多孔固體物質）內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少的特性，將原料氣在一定壓力下通過吸附床，相對於氫的高沸點雜質組分被選擇性吸附，低沸點的氫氣不易被吸附而穿過吸附床，達到氫和雜質組分的分離。氫氣提純採用四塔二均工藝。該公司藍博凈化科技 ，採用的 就是 變壓吸附制氫技術 生產純度99.999%高純氫
利用貯氫合金對氫的選擇性，生成金屬氫化物，氫中的其它雜質濃縮於氫化物之外，隨著廢氣排出.金屬氫化物分離放出氫氣.從而使氫氣純化.常用兩個四個聯合起來連續工作.
工藝上包括吸氫和放氫，低溫高壓吸氫.、高溫低壓放氫. 用鈀或鉑作催化劑，氧和氫反應生成水，用分子篩乾燥脫水,特別適用於電解氫的脫氧純化，可製得純度為99.999%的高純氫.