压力及温度对 KOH 溶液中 ORR 的影响 —— 汇报人：彭中

1. 压力及温度对KOH溶液中ORR的影响 ——汇报人：彭中

2. 目录 1、实验部分 2、常温下，不同浓度KOH溶液中压力对ORR的影响 3、一定压力下，升高温度对ORR以及介质的性质的影响

3. 实验过程 1、本次实验所使用的主要试剂和仪器有：NaOH（分析纯）、KOH（分析纯）、Pt丝电极（工作电极）、Pt片电极（对电极）、饱和Ag/AgCl电极、高纯水、试验用的高纯N2和O2、电化学工作站、恒温水浴、分析天平。 电化学工作站 实验装置图 2、实验内容 首先配制碱溶液并通入O2或N215-20min，恒温在25oC。WE和CE的处理是先用高纯水超声3-5min然后用无水乙醇和高纯水淋洗。最后连接实验装置，在100mV/S和0.4 -- -1.1V条件下进行实验。

4. 压力对ORR的影响 图1. 25℃， (A)1MKOH、（B）4MKOH，(C) 8MKOH溶液中不同压力下的CV图,（D）不同KOH浓度下ORR峰电流与压力（表压）的关系 ,v=100mV/s 不同压力下ORR循环伏安图变化趋势

5. 压力对ORR的影响 图2. 25℃，0.14MPa，1MKOH溶液中不同的扫描圈数，v=100mV/s 可以看出，随着压力的升高，ORR峰电流增大，此反应是一个扩散控制过程，Ip~Co2，因此，氧气溶解度与压力成正比。 对比图A、B、C，随着浓度的增大，压力对ORR峰电流的影响逐渐减小；原因：浓度 ，介质的 “盐析作用”加强，氧气溶解 。 新的现象：（低碱<4M） 从右图中发现，随着扫描圈数 增加，左边峰电势不断正移。可能 有新的反应发生，初步推断是H2O2 的还原。

6. 压力对ORR的影响 图3. 25℃，常压下，5mMH2O2的1MKOH溶液中CV图，v=100mV/s 验证：氮气氛围下，向溶液中加入H2O2（5mM） 从图中可以看出，实验结果 与预期相符。加入H2O2后，在 -0.2V处出现了一个很强的还原 峰，对比可知，此峰为H2O2的 还原反应。 结论：低碱浓度时，O2发生两电 子反应生成H2O2 ，接着继续发生H2O2的还原反应。 即：

7. 压力对ORR的影响 图4. 25℃，0.14MPa，8MKOH溶液中不同的扫描圈数，v=100mV/s 高碱浓度： 随着浓度增大，峰电势正 移动的情况逐渐减弱，8M时，几 乎观察不到此现象。 原因：随着浓度的增大，ORR机理 发生变化，由两电子反应变为电子 反应。即， 总结：氧气在低碱条件下（小于4M）主要发生2电子反应，随着浓度的增大逐渐偏向单电子反应，越来越稳定。

8. 升高温度对ORR以及介质的性质的影响 现象： 1.在-0.7V—-0.6V之间 以及-0.2—-0.1V之间 （c中青色圆圈标注）分 别出现了一个氧化峰。 2.温度升高，ORR峰 电流变大，峰电势正 移。 图5.10MKOH溶液中，不通气体氛围不同温度下的CV图,(c)不同温度下CV图的阳极支。50mV/s，0.35~-1.1V 一、10MKOH溶液中，不同气体氛围下，不同温度Pt电极上的CV测试图。

9. 升高温度对ORR以及介质的性质的影响 N2 两个氧化峰 出现 说明此峰是介质本身所产生 的活性物质的氧化反应 O2 出现 初步推断： 现象1， 高温高浓度碱溶液中存在平衡反应 而N2下，介质中无其他可以发生氧化的物种，因此-0.7~-0.6V之间的峰为 的氧化。 而生成的 可进一步被氧化， 此反应即对应第二个氧化峰。

10. 升高温度对ORR以及介质的性质的影响 现象二， 氧气还原 反应峰电 流先是增 大而后又 开始减小， 峰电势从 -409mV正移到 -382mV。

11. 升高温度对ORR以及介质的性质的影响 导致 O2溶解度减小，且温度越高，趋势越强 共同作用 同时电极反应速率又会增加 峰电流先增大后减小 温度升高 对于峰电势正移，从25 ℃到100℃， △Ep=127mV，饱和Ag/AgCl电极的电极电势变化不超过10mV，因此， ORR峰电势的变化主要是由于温度升高所引起的，说明高温更由于OOR的发生。