Secondary Alcohols as Rechargeable Electrofuels: Electrooxidation of Isopropyl Alcohol at Pt Electrodes
Secondary Alcohols as Rechargeable Electrofuels: Electrooxidation of Isopropyl Alcohol at Pt Electrodes
复制标题
仲醇作为可充电电燃料：异丙醇在铂电极上的电氧化
DOI：
10.1021/acscatal.0c00818
复制
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
12.9
通讯作者：
J. Libuda
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
F. Waidhas;S. Haschke;P. Khanipour;L. Fromm;A. Görling;J. Bachmann;I. Katsounaros;K.J.J. Mayrhofer;O. Brummel;J. Libuda
燃料电池可以通过异丙醇（IPA）氧化成丙酮（ACE）直接运行。如果产物ACE被氢化，则再次形成IPA。通过这种方式，IPA 可以作为可充电的电燃料。在这项工作中，我们使用循环伏安法（CV）、电化学实时质谱法（EC-RTMS）和电化学红外反射吸收光谱法（EC-IRRAS）等几种互补的实验方法研究了IPA在Pt电极上的氧化，并结合密度泛函理论（DFT）来指定IPA和ACE的振动模式。研究了不同类型的 Pt 电极，即单晶 Pt(111) 表面、多晶 Pt 和纳米结构管状 Pt 电极。在 0.3 VRHE 时观察到 Pt 电极上的 IPA 氧化开始，产生具有高选择性的 ACE。当电位高于 0.9 VRHE 时，氧化铂的形成会抑制反应。观察到的唯一副反应是形成少量二氧化碳。我们发现，吸附的 ACE 是在 Pt 电极处形成的，从而使表面中毒。在高表面积的纳米管电极上，ACE 主要吸附在表面，只有一小部分脱附。这些观察结果表明，吸附的 ACE 对 Pt 电极的中毒限制了 IPA 的氧化。
Fuel cells can be operated directly by oxidation of isopropyl alcohol (IPA) to acetone (ACE). If the product ACE is hydrogenated, IPA is formed again. In this way, IPA serves as a rechargeable electrofuel. In this work, we study the oxidation of IPA at Pt electrodes using several complementary experimental methods, including cyclic voltammetry (CV), electrochemical real-time mass spectrometry (EC-RTMS), and electrochemical infrared reflection absorption spectroscopy (EC-IRRAS), in combination with density functional theory (DFT) to assign the vibrational modes of IPA and ACE. Different types of Pt electrodes are investigated, namely single crystalline Pt(111) surfaces, polycrystalline Pt, and nanostructured tubular Pt electrodes. The onset of the IPA oxidation on the Pt electrodes is observed at 0.3 VRHE, yielding ACE with high selectivity. At potentials above 0.9 VRHE, the formation of Pt oxide inhibits the reaction. The only side reaction observed is the formation of small amounts of CO2. We show that adsorbed ACE is formed at the Pt electrodes poisoning the surface. On nanotubular electrodes with high surface area, ACE stays mainly adsorbed on the surface, and only a small fraction desorbs. These observations suggest that poisoning of the Pt electrode by adsorbed ACE limits the oxidation of IPA.
登录
查看更多内容
使用 FTIRS 和 DEMS 研究 C3 醇、1-丁醇和乙烯在镀铂铂上的吸附
DOI：
--
发表时间：
1997
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Gootzen;Ah Ad Wonders;W. Visscher;V. Veen
通讯作者：
V. Veen
使用从头计算和离子淌度质谱法分析糖肽离子的分子结构
DOI：
--
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
作者：
中村賀美;竹内孝江
通讯作者：
竹内孝江
用放射性示踪剂和电化学方法研究铂-丙酮-水体系
DOI：
--
发表时间：
1982
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. Wiȩckowski;P. Zelenay;M. Szklarczyk;J. Sobkowski
通讯作者：
J. Sobkowski
影响因子：
3
作者：
Laurin, Mathias
通讯作者：
Laurin, Mathias
影响因子：
3.9
作者：
Schuppert, Anna K.;Topalov, Angel A.;Mayrhofer, Karl J. J.
通讯作者：
Mayrhofer, Karl J. J.