郑奕[1]2001年在《SPE/空气阴极臭氧发生器的研究》文中研究表明本文设计了一种以Nafion膜作电解质，纯水作原料，氧扩散电极作阴极的新型电化学臭氧发生器，采用XRD、TEM和电化学测试技术对SPE/空气阴极臭氧发生器的空气阴极、阳极的制备工艺、性能及影响因素进行了深入研究，并优化了臭氧发生条件，对SPE/空气阴极O_3发生器的综合性能及各种影响因素进行了系统的研究，得到以下结论：1．不含防水层的单层电极性能明显优于双层结构空气阴极；在活性碳中掺入乙炔黑降 低了电极的欧姆电阻，增大了电极的粗糙度，但成份不均匀限制了催化剂的还原与 沉积，催化活性下降；电极中疏水剂PTFE的最佳用量为20wt％；2．采用刷涂还原法在催化层表面载入催化剂的效果比浸渍还原法好；活性碳和MnO_2 催化剂上进行的是二电子反应；二元贵金属催化剂上能实现较理想的四电子历程， 采用单一金属催化剂时的反应介于两者之间，本文得出的催化剂最佳用量为 0.4mg/cm~2，只有文献值的1/5～1/10；3．推导了适合本实验的薄液膜理论，计算得稳态扩散时氧气在扩散层内的传质通量4．与析氢型O_3发生器相比：i=1A/cm~2时，槽压为3.78V，降低0.86V；电流效率和 O_3产量分别为13.74％和245.39mg/h，提高52.5％；能耗为92.22Wh／gO_3，降低 46.44％；国产离子膜受产品性能限制，本文中取代Nafion膜尚不可行。天津市耀华 化工厂的PbO_2产品制备的阳极在被测的国内外四种样品中具有最佳的性能和较低 的价格，应用潜力巨大。5．O_3发生器在负载1A/cm~2下连续工作450h以上，电解液温度和槽压稳定在30℃和 3.60V；电流效率和O_3产量最终恒定在10％和180mg/h，电解液pH值变化不大； 长时间工作后，β-PbO_2阳极晶粒变小，电极表面积收缩，阴极表面Pt催化剂可能 发生部分脱落，造成O_3发生器性能有所下降。6．对新型纳米碳管材料制备的空气阴极的性能测试表明：传统的活性碳、石墨等空气 电极由于界面存在氧扩散阻抗，相应的电化学活性较纳米碳管要低；纳米碳管空气 阴极的阻抗谱由两个半圆组成：高频区半圆对应于欧姆极化过程，低频区半圆对应 于电化学极化过程，不出现反映氧扩散过程特征的阻抗；
陈俏微[2]2010年在《管道式微型SPE臭氧发生器的研制》文中研究说明本文研制了一种管道式微型SPE臭氧发生器,它是一种安装在管道上端的微型臭氧发生器,以流动的水为电解环境,可用于流水消毒与净化处理的装置。所采用的微型SPE臭氧发生器是以Nafion膜为电解质,纯水为电解液,高析氧过电位电极作阳极,析氢电极作阴极。为了提高该臭氧发生器的性能,本文主要研究新型阳极材料的制备与优化,为此采用化学镀法在Nafion膜上直接沉积制备了PbO_2/SPE复合膜电极,旨在将催化活性好的β-PbO_2直接沉积到SPE基膜上。应用XRD、SEM等材料分析测试手段对制备的PbO_2/SPE复合膜电极进行表征。结果表明,采用化学镀法在Nafion膜上直接沉积PbO_2,膜上沉积层为单一的四方结构β型PbO_2,在Nafion膜上沉积致密,颗粒均匀,尺寸范围约300～500nm。将上述制备的的PbO_2/SPE复合膜电极与机械热压法制备的两种PbO_2电极进行电化学性能比较。结果表明,β-PbO_2/SPE复合膜电极相比于其他两种膜电极更适合作为管道式微型SPE臭氧发生器的阳极材料,在所测试的电流密度范围内,臭氧产量和电流效率都随着电流密度的增加而增加,在i=1.5A·cm-2时,臭氧产量达到最高为49.64mg·h~(-1),电流效率14.1%,槽压4.33V,能耗102.7Wh·(gO3)-1。采用PbO_2/SPE复合膜电极作为阳极在微型SPE臭氧发生器400h的连续电解实验中,电解液温度和槽压分别维持在30℃和3.8V;臭氧产量和电流效率稳定在26mg·h~(-1)和11%左右, pH值约保持在6.7～7之间。综上所述,以直接沉积法制备的PbO_2/SPE复合膜电极作为阳极电解发生臭氧性能稳定,适合于实际应用。除此之外,本文还采用化学直接沉淀法制备了SnO_2、Sb/SnO_2及Ce/Sb/SnO_2粉末用于微型SPE臭氧发生器的阳极材料,通过热压法制得SnO_2及其掺杂的复合膜电极,运用电化学测试技术考察了叁种膜电极在0.1mol·L-1 H2SO4溶液中的电化学性能。结果表明,Ce/Sb/ SnO_2膜电极具有较好的电催化性能。将上述叁种膜电极组装于微型SPE臭氧发生器中,采用恒电流电解实验研究了膜电极的臭氧电解性能,结果表明,SnO_2粉末中掺Sb、Ce后明显提高了电极的催化活性,当电流密度为1.25A·cm-2时,臭氧产量到达31.04mg·h~(-1),电流效率10.58%,槽压5.68V,能耗179.4Wh·(gO3)-1。
苏小明, 王景平, 井新利[3]2004年在《固体聚合物电解质膜臭氧生成技术》文中提出本文对固体聚合物电解质膜生成臭氧技术进行了介绍。该技术具有装置小型化、臭氧浓度高、电流效率大等特点。由于该技术的核心部件叁合一膜电极(MEA)成本较高,电催化剂效率低,本文介绍了一些改进膜电极结构的措施以提高电极性能。
参考文献：
[1]. SPE/空气阴极臭氧发生器的研究[D]. 郑奕. 浙江工业大学. 2001
[2]. 管道式微型SPE臭氧发生器的研制[D]. 陈俏微. 浙江工业大学. 2010
[3]. 固体聚合物电解质膜臭氧生成技术[J]. 苏小明, 王景平, 井新利. 天津化工. 2004