Non-Faradaic Electrochemical Modifi

Non-Faradaic Electrochemical Modification of Catalytic Activity (NEMCA)
The Non-Faradaic Electrochemical Modification of Catalytic Activity (NEMCA) is a process by which, when electrical potential differences are imposed on two catalyst electrodes separated by an electrolyte, the catalytic rate of the formation of a product at least one of the catalysts is enhanced above that which could possibly be attained were the reaction purely electrochemical. The effect which appears to defy Faraday’s laws of electrolysis can be justified by firstly considering an electrochemical cell with two electrodes made of Au and Pt which are respectively the cathode and the anode and exposed to the same bulk of a gas mixture consisting of CH4, O2, and an inert gas. The generation of CO2 from the conventional combustion reaction and its electrochemical analogue at the anode are respectively:
CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O E1
CH4 + 4O2-  CO2 + 2H2O + 8e- E2
O2- in reaction E2 is the charge carrier in solid oxide electrolytes frequently employed for high temperature electrochemical reactions and hence its net consumption is proportional to the electrical current observed during electrolysis. By stoichiometry, the formation of CO2 by reaction E2 must also be linearly dependent on the current generated by this reaction and thus can be at most as high as the equivalent rate governed by the observed current. If only reaction E2 is active, an increase in the current always results in a predictable and linear increase in the rate of CO2 formation. However, with both E1 and E2 simultaneously active, an increase in the current may lead to a tremendous and non-linear increase in the rate of CO2 formation which exceeds that possibly achieved solely electrochemically. The excess increase in the rate is attributed to the enhancement of the conventional combustion reaction E1.
The enhancement of the conventional combustion reaction is explained in terms of formation of a promoter species, i.e. O atoms strongly adsorbed on the catalyst working electrode. This species originates from O2- migration in the solid electrolyte due to the applied electromotive force showed in figure 2 to the anode-electrolyte-gas three-phase boundaries.
There, O2- is oxidized to O and then back-spills to the metal surface, thereby forming an effective electronic double layer as shown in Figure 3 and increasing the work function of the catalyst anode. This favors the dissociative adsorption of electron donor molecules, which are generally hydrocarbons for combustion reactions and hence CH4 in this example, but disfavors the dissociative adsorption of electron acceptor molecules, which are O2 in this case. These induced changes in the adsorption characteristics can actually lead to both acceleration and inhibition of the catalytic rate of a reaction but for methane combustion they result in rate enhancement because the adsorption coverage of alkane at catalyst surfaces is known to be relatively minimal compared to that of oxygen. Depending on reactions, the rates can be increased, depending on reactions, 100 to 1 000-fold of the base rates at open circuit conditions.

The migration of O2- necessary for NEMCA effects is generated by the ‘oxygen pumping’ reaction:
O2 + 4e-  2O2- E3
The reaction proceeds to the right side of the equation at the three-phase boundaries of the cathode and to the left side at those of the anode, thus forcing a net movement of O2- from the cathode to the anode. Ideally, the ions are desired to stay at the catalyst surfaces and not to be spent. In reality, they are consumed in both reaction E2 and E3, so the ions must be constantly supplied and this leads to a minimal electrical energy requirement in this kind of systems.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ไม่ Faradaic ไฟฟ้าการปรับเปลี่ยนกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยา (NEMCA)ไม่ใช่ Faradaic เคมีแก้ไขของตัวเร่งปฏิกิริยากิจกรรม (NEMCA) เป็นกระบวนการ โดยที่ เมื่อมีการเรียกเก็บไฟฟ้าอาจมีความแตกต่างจากสองขั้วไฟฟ้าเศษแยกจากกัน โดยมีอิเล็กโทรไลท์ อัตราเร่งการก่อตัวของผลิตภัณฑ์อย่างน้อยหนึ่งสิ่งที่ส่งเสริมการขึ้นเหนือที่ซึ่งไม่อาจบรรลุได้ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีแท้จาก ผลที่ปรากฏขึ้นเพื่อต่อต้านกฎของฟาราเดย์ของกระแสไฟฟ้าสามารถพิสูจน์ได้ โดยประการแรก พิจารณามี electrochemical เซลล์มีสองขั้วที่ทำจาก Au และ Pt ซึ่งเป็นลำดับแอโนดและแคโทด และสัมผัสกับกลุ่มเดียวกันของส่วนผสมก๊าซ CH4, O2 และก๊าซเฉื่อย การสร้างของ CO2 จากปฏิกิริยาเผาไหม้แบบดั้งเดิมและอนาล็อกของไฟฟ้าที่ขั้วบวกเป็นลำดับต่อไปนี้:CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O E1 CH4 + 4O2  CO2 + 2H2O + 8e E2O2-ในปฏิกิริยา E2 เป็นค่าบริการในอิเล็กโทรไลต์แข็งออกไซด์มักใช้อุณหภูมิสูงปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี และจึง เป็นปริมาณสุทธิเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าที่สังเกตระหว่างกระแสไฟฟ้า โดย stoichiometry การก่อตัวของ CO2 จากปฏิกิริยา E2 ต้องเป็นอิสระเชิงเส้นในปัจจุบันสร้างขึ้น โดยปฏิกิริยานี้ และจึง สามารถที่สูงที่อัตราเทียบเท่าโดยปัจจุบันสังเกต ถ้าเพียงปฏิกิริยา E2 ใช้งาน การเพิ่มขึ้นในปัจจุบันเสมอผลการคาดการณ์ และเชิงเส้นเพิ่มขึ้นในอัตราการก่อตัวของ CO2 อย่างไรก็ตาม E1 และ E2 ที่ใช้งานอยู่พร้อมกัน การเพิ่มขึ้นในปัจจุบันอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมาก และไม่เชิงเส้นในอัตราการก่อตัวของ CO2 ซึ่งเกินกว่าที่จะประสบความสำเร็จเท่าสนิม การเพิ่มอัตราส่วนเกินเป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเผาไหม้แบบ E1ของปฏิกิริยาสันดาปทั่วไปจะอธิบายในแง่ของการก่อตัวของสายพันธุ์ที่โปรโมเตอร์ เช่น O อะตอมขอ adsorbed บนเศษทำงานไฟฟ้า สายพันธุ์นี้มีต้นกำเนิดจากการโยกย้าย O2 ในอิเล็กโทรไลต์แข็งเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่แสดงในรูปที่ 2 ขอบเขตสามเฟสของแก๊สอิเล็กโทรไลต์ขั้วบวก มี O2 - ถูกออกซิไดซ์ O และรั่วไหลหลังจากนั้นพื้นผิวโลหะ จึงขึ้นรูปมีประสิทธิภาพอิเล็กทรอนิกส์สองชั้นเป็นแสดงในรูปที่ 3 และเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของขั้วบวกเศษ นี้สนับสนุนดูดซับ dissociative ของโมเลกุลบริจาคอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนที่เผาไหม้ปฏิกิริยาโดยทั่วไป และด้วยเหตุนี้ CH4 ในตัวอย่างนี้ แต่ disfavors ดูดซับ dissociative ของโมเลกุลให้เป็นผู้รับอิเล็กตรอน ซึ่งมี O2 ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดในการดูดซับสามารถจริงนำไปเร่งและยับยั้งอัตราเร่งของปฏิกิริยา แต่สำหรับการเผาไหม้ก๊าซมีเทน ผลอัตราเพิ่มเนื่องจากดูดซับความครอบคลุมของอัลเคนที่เศษพื้นผิวเรียกว่าจะค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับออกซิเจน ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา ราคาจะเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา 100 ต่อ 1 000-fold ราคาฐานที่วงจรเปิดเงื่อนไขการโยกย้ายของ O2 ที่จำเป็นสำหรับผล NEMCA สร้างขึ้น โดยปฏิกิริยา 'ปั๊มออกซิเจน':O2 + 4e- 2O2-E3ปฏิกิริยาดำเนิน ไปทางด้านขวาของสมการขอบเขตของเฟสของแคโทด และ ที่ด้านในของแอโนด จึง บังคับการเคลื่อนไหวสุทธิของ O2 - จากแคโทดไปยังขั้วบวก ระดับ ไอออนต้องการพักพื้นเศษ และไม่ ให้ใช้ ในความเป็นจริง มีใช้ในทั้งสองปฏิกิริยา E2 และ E3 เพื่อให้ไอออนมาอย่างต่อเนื่องและนี้นำไปสู่ความต้องการประหยัดพลังงานไฟฟ้าในระบบแบบนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Non-Faradaic ไฟฟ้าการเปลี่ยนแปลงการเร่งปฏิกิริยา (NEMCA)
ปลอด Faradaic ไฟฟ้าการเปลี่ยนแปลงการเร่งปฏิกิริยา (NEMCA) เป็นกระบวนการที่เมื่อความแตกต่างศักย์ไฟฟ้าที่กำหนดไว้ในสองขั้วไฟฟ้าตัวเร่งปฏิกิริยาที่แยกจากกันโดยอิเล็กโทรไลอัตราการเร่งปฏิกิริยาของการพัฒนา ของผลิตภัณฑ์อย่างน้อยหนึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเกินกว่าที่อาจจะบรรลุเป็นปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีอย่างหมดจด ผลซึ่งดูเหมือนจะท้าทายกฎหมายของฟาราเดย์ของกระแสไฟฟ้าที่สามารถธรรมโดยประการแรกพิจารณาเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีสองขั้วไฟฟ้าที่ทำจาก Au และ Pt ซึ่งเป็นลำดับแคโทดและขั้วบวกและสัมผัสกับกลุ่มเดียวกันของก๊าซผสมที่ประกอบด้วย CH4, O2 และก๊าซเฉื่อย รุ่นของ CO2 จากปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบธรรมดาและแบบอะนาล็อกไฟฟ้าที่ขั้วบวกเป็นลำดับ:
CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O E1
CH4 + 4O2-  CO2 + 2H2O + 8e- E2
O2- ในปฏิกิริยา E2 เป็นผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายในของแข็ง อิเล็กโทรไลออกไซด์ลูกจ้างประจำสำหรับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่มีอุณหภูมิสูงและด้วยเหตุนี้การบริโภคสุทธิเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าที่สังเกตในช่วงกระแสไฟฟ้า โดยปริมาณสารสัมพันธ์การก่อตัวของ CO2 จากปฏิกิริยา E2 ยังจะต้องเป็นเส้นตรงขึ้นอยู่กับปัจจุบันที่เกิดจากปฏิกิริยานี้จึงสามารถที่สูงเป็นส่วนใหญ่เป็นอัตราเทียบเท่าควบคุมโดยปัจจุบันสังเกต หากปฏิกิริยาเพียง E2 มีการใช้งานเพิ่มขึ้นในปัจจุบันมักจะส่งผลในการเพิ่มขึ้นคาดการณ์และเชิงเส้นในอัตราของการก่อก๊าซ CO2 แต่ด้วยทั้ง E1 และ E2 พร้อมกันใช้งานที่เพิ่มขึ้นในปัจจุบันอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากและไม่เป็นเส้นตรงในอัตราของการก่อ CO2 ซึ่งเกินกว่าที่อาจจะประสบความสำเร็จ แต่เพียงผู้เดียว electrochemically การเพิ่มขึ้นของส่วนเกินในอัตราประกอบกับการเพิ่มประสิทธิภาพของการเผาไหม้ปฏิกิริยาธรรมดา E1 ได้.
การเพิ่มประสิทธิภาพของการเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้การชุมนุมจะมีการอธิบายในแง่ของการก่อตัวของโปรโมเตอร์ชนิดเช่น O อะตอมดูดซับอย่างยิ่งบนขั้วไฟฟ้าทำงานตัวเร่งปฏิกิริยา สายพันธุ์นี้มาจากการย้ายถิ่น O2- ในอิเล็กโทรไลของแข็งเนื่องจากการประยุกต์แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่แสดงให้เห็นในรูปที่ 2 ถึงขั้วบวกอิเล็กโทรก๊าซเขตแดนสามเฟส.
มี O2- ถูกออกซิไดซ์ O แล้วกลับรั่วไหลไปยังพื้นผิวโลหะ จึงก่อตัวเป็นชั้นสองที่มีประสิทธิภาพอิเล็กทรอนิกส์ดังแสดงในรูปที่ 3 และเพิ่มฟังก์ชั่นการทำงานของขั้วบวกตัวเร่งปฏิกิริยา นี้โปรดปรานการดูดซับทิฟของโมเลกุลของสารให้อิเล็กตรอนซึ่งโดยทั่วไปจะมีไฮโดรคาร์บอนสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้และด้วยเหตุนี้ CH4 ในตัวอย่างนี้ แต่ disfavors ดูดซับทิฟของโมเลกุลรับอิเล็กตรอนซึ่งเป็น O2 ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เหนี่ยวนำให้เกิดในลักษณะการดูดซับจริงสามารถนำไปสู่การทั้งอัตราเร่งและการยับยั้งของอัตราเร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยา แต่สำหรับการเผาไหม้ก๊าซมีเทนที่พวกเขามีผลในการเพิ่มประสิทธิภาพของอัตราเพราะความคุ้มครองการดูดซับของเคนที่พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นที่รู้จักกันค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับ ออกซิเจน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาอัตราค่าบริการจะเพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา 100-1 000 เท่าของอัตราฐานที่สภาวะวงจรเปิด. การโยกย้ายของ O2- จำเป็นสำหรับผลกระทบ NEMCA ถูกสร้างขึ้นโดย 'ออกซิเจนสูบน้ำปฏิกิริยา: O2 + 4e-  2O2- E3 ปฏิกิริยาเงินไปทางด้านขวาของสมการที่ขอบเขตสามเฟสของแคโทดและด้านซ้ายที่บรรดาของขั้วบวกจึงบังคับให้เคลื่อนไหวสุทธิ O2- จากขั้วลบไปยังขั้วบวก . นึกคิดไอออนเป็นที่ต้องการเข้าพักที่พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาและไม่ควรใช้เวลา ในความเป็นจริงพวกเขามีการบริโภคทั้งในปฏิกิริยา E2 และ E3 ดังนั้นไอออนจะต้องมีการจัดต่อเนื่องและนำไปสู่ความต้องการพลังงานไฟฟ้าน้อยที่สุดในประเภทของระบบนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ไม่ faradaic ไฟฟ้าเคมีปรับเปลี่ยนฤทธิ์ ( nemca )ไม่ faradaic ไฟฟ้าเคมีปรับเปลี่ยนฤทธิ์ ( nemca ) คือกระบวนการที่เมื่อความแตกต่างอาจกำหนดในตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วไฟฟ้าสองโดยแยกเป็นอิเล็กโทรไลต์ , เร่งอัตราการพัฒนาผลิตภัณฑ์อย่างน้อยหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นข้างต้นที่อาจจะบรรลุได้หมดจด ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ผลปรากฎว่าฝ่าฝืนกฎหมายของกระแสไฟฟ้าของฟาราเดย์สามารถเป็นธรรมโดยประการแรกพิจารณาเซลล์ไฟฟ้าเคมีกับสองขั้วไฟฟ้าที่ทำจาก AU และ PT ซึ่งเป็นแคโทดและแอโนด ตามลำดับ และตากเป็นกลุ่มเดียวกันของแก๊สผสมที่ประกอบด้วยร่าง O2 และก๊าซ . รุ่นของ CO2 จากปกติปฏิกิริยาสันดาปและอนาล็อกไฟฟ้าเคมีที่แอโนด ตามลำดับ :ร่าง 2o2  + CO2 + 2H2O-dx E1ร่าง 4o2 -  + CO2 + 2H2O-dx + 8 - E2ในปฏิกิริยา O2 - E2 เป็นค่าใช้จ่ายของผู้ให้บริการในของแข็งออกไซด์เป็นบ่อยในอุณหภูมิสูงและใช้ปฏิกิริยาจึงสุทธิการบริโภคเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าในช่วงที่สังเกตของกระแสไฟฟ้า โดยปริมาณสารสัมพันธ์ การก่อตัวของ CO2 โดยปฏิกิริยา E2 ยังต้องนำขึ้นอยู่กับปัจจุบันที่สร้างขึ้นโดยปฏิกิริยานี้และดังนั้นจึงสามารถที่ที่สุดสูงเทียบเท่าอัตราควบคุมโดยสังเกตได้ในปัจจุบัน ถ้าปฏิกิริยาทูอยู่ เพิ่มผลปัจจุบันเสมอในการเพิ่มขึ้นได้และเชิงเส้นในอัตราของการเกิด CO2 อย่างไรก็ตาม ทั้ง E1 E2 และพร้อมใช้งาน เพิ่มขึ้นใน ปัจจุบันอาจนำไปสู่ความไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมากและอัตราการเพิ่ม CO2 ซึ่งเกินกว่าที่จะได้รับ แต่เพียงผู้เดียว electrochemically . เพิ่มขึ้นในอัตราที่เกินจากการเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบ E1การเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาการเผาไหม้ปกติจะอธิบายในแง่ของการสร้างของโปรโมเตอร์ชนิด เช่น O อะตอมขอดูดซับบนตัวเร่งปฏิกิริยาการทำงานขั้วไฟฟ้า สายพันธุ์นี้มาจาก O2 - การย้ายถิ่นในอิเล็กโทรไลต์แข็ง เนื่องจากต้องใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่แสดงในรูปที่ 2 ไปยังแอโนดอิเล็กโทรไลต์สามเฟสก๊าซขอบเขตมี O2 - จาก O แล้วกลับรั่วไหลไปยังพื้นผิวโลหะจึงเป็นสองชั้นมีประสิทธิภาพอิเล็กทรอนิกส์ดังแสดงในรูปที่ 3 และเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ขั้วบวก นี้สนับสนุนการดูดซับการสูญเสียของอิเล็กตรอนโมเลกุล ซึ่งโดยทั่วไปจะไฮโดรคาร์บอนสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้ และเพราะร่างในตัวอย่างนี้ แต่ disfavors และการสูญเสียการดูดซับโมเลกุลอิเล็กตรอนพระนาสิกที่ O2 ในคดีนี้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในการดูดซับคุณลักษณะจริงสามารถนำไปสู่ทั้งอัตราเร่ง และการยับยั้งอัตราเร่งของปฏิกิริยา แต่ก๊าซมีเทนสันดาปจะส่งผลในการปรับปรุงอัตราการดูดซับไอออนเพราะครอบคลุมพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นที่รู้จักกันเป็นค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับที่ของออกซิเจน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา อัตราจะเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา , 100 ถึง 1 , 000 เท่าของฐานราคาที่ภาวะเปิดวงจรการย้ายถิ่นของ O2 - ที่จำเป็นสำหรับ nemca ผลจะถูกสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยาออกซิเจนปั๊ม " " :O2 + จอฟ้า -  2o2 - E3มีปฏิกิริยากับด้านขวาของสมการในภาคของขอบเขตของแคโทดและด้านซ้ายที่บรรดาขั้วแอโนด จึงบังคับให้เคลื่อนไหวสุทธิของ O2 - จากขั้วลบไปขั้วบวก ใจกลาง ไอออนเป็นที่ต้องการอยู่ที่พื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาและไม่ต้องใช้ ในความเป็นจริงพวกเขามีการบริโภคทั้งในและปฏิกิริยา E2 E3 ดังนั้นไอออนต้องต่อเนื่องมาและนี้นำไปสู่ความต้องการพลังงานไฟฟ้าน้อยที่สุดในชนิดของระบบนี้ .