鎳-鎢／二氧化鋯納米復合電極析氫性能的研究：結果與討論（三）

【簡介】

    在一定的電位范圍內，陰極反應過電位η與反應電流密度i滿足塔菲爾關系式：

η=a+blgi。

式中η為反應過電位，i為反應電流密度，a、b為常數，其表達式為：

式中a為反應傳遞系數，i^o為交換電流密度(A／cm²)，月為氣體常數，F為法拉第常數，丁為反應溫度(K)。一定溫度下進行的某一特定反應，a、i⁰均為定值，所以a、b為常數。通過穩(wěn)態(tài)極化曲線η-i的測量，可以得到η-1gi圖，在其塔菲爾區(qū)可求得常數a、b，進而求得反應動力學參數i⁰。i⁰的表達式為：

式中k為常數，a為反應物活度，△G為反應標準活化自由能。測量不同溫度下的交換電流密度i⁰，將lgi⁰產對1／T作圖則有

從而求得反應標準活化自由能△G。

    對圖l曲線的Tafel區(qū)進行擬合計算，得到不同溫度下Ni-W/ZrO₂納米復合電極的交換電流密度，從而得到納米復合電極的Arrhenius圖，如圖3所示。由圖3可知，Ni-W／Zr0₂納米復合電極的表觀活化自由能為44．2 kJ／mol，而Ni-W合金電極的表觀活化自由能為58．38 kJ／mol^[13]，Ni-W／Zr0₂納米復合電極的表觀活化自由能明顯比Ni-W合金電極低。這進一步從能量因素方面說明Ni-W／Zr0₂納米復合電極比Ni-W合金電極具有更高的析氫催化活性。

圖3 Ni-W／Zr02納米復合電極的Arrhenius圖Figure 3 Arrhenius plot of Ni-W／Zr02 nanocomposite electrode for hydrogen evolution