鉑碳回收,失效鉑碳催化劑回收的失效機(jī)制
鉑碳催化劑失活主要包含三種路徑:
鉑顆粒燒結(jié):高溫下(>80℃)奧斯特瓦爾德熟化導(dǎo)致粒徑從3nm增長(zhǎng)至10nm,活性位點(diǎn)減少50%以上;
碳載體腐蝕:燃料電池啟停工況(1.0-1.5V)下碳氧化生成CO?,載體質(zhì)量損失達(dá)30%;
毒物吸附:硫化物(H?S)使鉑表面形成Pt-S鍵(結(jié)合能2.3eV),完全阻斷活性位點(diǎn)。
研究顯示,汽車燃料電池堆運(yùn)行5000小時(shí)后,鉑質(zhì)量比活性(MA)從0.3A/mg降至0.1A/mg,回收價(jià)值凸顯。
鉑碳回收,失效鉑碳催化劑的特征分析
失效的鉑碳催化劑通常表現(xiàn)出以下特征:是催化活性顯著下降,在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下轉(zhuǎn)化率可能降低50%以上;其次鉑顆粒發(fā)生明顯聚集,平均粒徑從初始的2-3nm增大到10nm甚至更大;載體結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變,比表面積下降30%-50%,孔容減少;表面可能積累各類毒物,如硫化物、含碳沉積物等。通過(guò)X射線衍射(XRD)可以觀察到鉑晶粒長(zhǎng)大的特征峰,X射線光電子能譜(XPS)則能檢測(cè)到鉑的化學(xué)狀態(tài)變化以及表面污染物的存在。這些變化為后續(xù)回收工藝的選擇提供了重要依據(jù)。
鉑碳回收,鉑溶解過(guò)程的化學(xué)機(jī)理
鉑的溶解過(guò)程涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。在王水體系中,主要發(fā)生以下反應(yīng):HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O,生成的新生態(tài)氯與鉑反應(yīng)形成氯鉑酸(H2PtCl6)。溶解速率受多種因素影響,包括酸濃度、溫度、攪拌強(qiáng)度等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)HCl:HNO3比例為3:1時(shí),在80℃下反應(yīng)2小時(shí),鉑的溶解率可達(dá)99%以上。值得注意的是,溶解過(guò)程會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等有害氣體,需要配備完善的吸收處理裝置。