法拉第效率是指實際生成物和理論生成物的百分比。其大小受溫度、電解質濃度、施加電壓、溶液酸度甚至電極材料純度的影響。
基本介紹
- 中文名：法拉第效率
- 外文名：Faraday efficiency
- 領域：電化學
簡介,相關研究,催化劑純度對法拉第效率的影響,電解質種類對法拉第效率的影響,
簡介
法拉第效率為近期燃料電池等電化學領域常常出現的名詞，可理解為實際生成物與理論生成物的百分比。具體求法為Faraday efficiency=
，其中m為生成物實際摩爾數，n為反應電子數，F為法拉第常數，即一摩爾電子所含的電量，I為電流，t為時間。
相關研究
催化劑純度對法拉第效率的影響
二氧化碳是溫室氣體的一種重要成分，現今眾多的科學家提出了多種方式以望能夠減小其在大氣中的含量。將二氧化碳轉為可供人類使用的能源是最吸引人的方式。這其中電催化由於具有反應易控，原料能夠循環利用，生產過程不產生二氧化碳和易於模組化這些優點，成為了二氧化碳催化領域的熱點。在眾多電催化材料中，Ag具有產物選擇性極高，化學性質穩定，對環境無害等優點，因而有學者探究了不同純度的銀對於CO2還原的法拉第效率。
對市售925銀、950銀、999銀和9999銀進行了檢測，發現前兩者Ag純度未達到標牌要求。分別以上述四種銀片作為工作電極，Pt片為對電極，飽和KCl的Ag/Ag Cl電極作為參比電極，0.5mol/L碳酸氫鉀為電解液，測試了其電催化還原二氧化碳的性能，結果證明950銀的過電勢最小，為-1.1V；而999銀和9999銀過電勢基本一致，為-1.3V，為最大。在相同電勢下，950銀的電流密度在大多數電位下比其它高。但對於生成CO的法拉第效率而言，9999銀顯著高於其它，最高達到60%。在以Ag為催化材料進行電催化還原CO2時，應選擇高純度Ag。
電解質種類對法拉第效率的影響
有學者研究了KHCO3，KCL，K2SO4三種電解質對電化學還原CO2的影響，結果表明碳酸氫鉀水溶液最適合CO2向醇類產物的電化學轉化，在-1.1V時醇類產物的法拉第效率最高。
主要原因可能是氯離子對電極表面有吸附，阻礙了反應的進行，也會有少量的氯氣產生。而硫酸根則由於其離子半徑較大，沒有吸附在電極表面，導致其乙醇的法拉第效率比氯化鉀中略高。而KHCO3溶液中醇類法拉第效率較高是因為它具有多重作用。KHCO3不但是緩衝溶液還是支持電解質，有的研究者為其在某些電極反應中還是電活性物質，可以直接被還原成產物。KHCO3能夠增加水中的含量，而且在CO2電還原時，一般認為反應的初始活性物質是溶解在溶液中的CO2，然後經過多歩吸附和還原，形成中間物質CO2-，且在反應過程中，HCO3-直接參與反應。
