固体聚合物电极反应器中大豆油氢化作用的电流效率

摘要

与H2O2燃料电池类似,以水为阳极进料和氢源，在固体聚合物电极（SPE）反应器内进行了大豆油的电化学催化氢化。反应器的关键部件是膜电极组件（MEA），其由稀有金属黑阴极、RuO2粉末阳极、Nafion 117阳离子交换膜构成。SPE反应器在温度60℃、压力0．1MPa、阴极进料为工业用大豆油下进行分批循环操作。研究了可能影响油氢化电流效率的 各种因素，如阴极催化剂的类型、催化剂载量、阴极催化剂粘合剂用量、电流密度、反应物进料速率。发现用不同阴极催化剂时的电流效率顺序为：Pd>Pt>Rh>Ru>1r。用Pd黑阴极时，油氢化电流效率随电流密度的升高而降低，0．50A／cm2时为70％，0．490A/cm2时为25％。电流脉冲频率在0．25－60Hz时对电流效率没有影响。Pd和Pt阴极催化剂的最佳载量均为2．0mg/cm2。只要粘合剂的总量不大于30％（质量分数，以干基催化剂为基准），大豆油氢化作用的电流效率就不会受到Nafion和PTFE阴极催化剂粘合剂的影响。当电流密度为0．100A／cm2时，大豆油的进料速率由80mL/min升至300mL/min时，电流效率由60％升至70％。在进料管线上加镍丝网湍流促进器，进由速度为80mL/min时电流效率可高达70％。