SPE水电解进行H/D同位素分离

应用化学, 2007, 24(12): 1424-1427. doi: 10.3969/j.issn.1000-0518.2007.12.017

SPE水电解进行H/D同位素分离

孟建波 ^1, , 桑革 ^2, , 薛炎 ^3, , 曹伟 ^4, , 叶小球 ^5,

1.表面物理与化学国家重点实验室,绵阳,621700

2.表面物理与化学国家重点实验室,绵阳,621700

3.表面物理与化学国家重点实验室,绵阳,621700

4.表面物理与化学国家重点实验室,绵阳,621700

5.表面物理与化学国家重点实验室,绵阳,621700

基金项目: 中国工程物理研究院基金(20060864)

关键词：固体聚合物电解质 , 水电解 , 电催化剂 , 氢同位素 , 分离

H/D Isotope Separation in SPE Water Electrolysis

将固体聚合物电解质(SPE)水电解技术应用于H/D同位素分离,考察了电极材料、电流密度和温度对分离系数(α)的影响.在40 ℃、90×10-3 A/cm2条件下,得到IrRu/Nafion117/PbAg、IrRu/Nafion117/TiNi3、IrRu/Nafion117/Ni和C/Nafion112/Pt-TiO2三合一电极(MEA)的H/D分离系数α分别为4.49、3.48、3.14和4.53.对IrRu/Nafion117/PbAg电极研究结果为:电流密度分别为90×10-3、150×10-3和300×10-3 A/cm2,40 ℃时分离系数α分别为4.49、4.65、5.46,60 ℃时分别为3.76、4.11、4.38;温度分别为40、60和70℃,电流密度为90×10-3 A/cm2条件下,分离系数α分别为4.49、3.76、3.53,ln α～103/T的拟合直线为ln α=0.816×(103/T)-1.112.在40～70 ℃范围内反应的活化能-△Ha约为6 778 J/mol.结果表明,分离系数α随电流密度增加而增大,随温度升高而减小.此外,分析了Nafion膜中在H/D传输的同位素效应.

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