5. Bố cục của đề tài:
1.3.3 Tế bào điện hóa ba điện cực
Hoạt động của các oxit cho quá trình xúc tác điện hóa oxy có thể thu đƣợc bằng cách sử dụng thế quét vòng tuần hoàn (CV) hoặc đo tĩnh điện
23
trong một tế bào ba điện cực (Hình 1.8), gồm một điện cực hoạt động, điện cực đối (hoặc phụ trợ) và điện cực tham chiếu. Thêm vào đó, các màng ngăn ion và các buồng ngăn các điện cực nối với nhau bằng cầu muối.
Đối với oxit kim loại dạng bột, lớp xúc tác gồm bột oxit, Nafion (chất kết dính) và carbon, đƣợc phủ lên đế dẫn điện có tính xúc tác điện hóa đối với OER/ORR thấp, chẳng hạn các điện cực carbon thủy tinh (GCE). Theo đó, GCE cùng với chất xúc tác đóng vai trò nhƣ điện cực hoạt động. Đối với các vật liệu mọc trực tiếp hoặc phủ điện hóa trên đế dẫn điện, thì mẫu đóng vai trò nhƣ điện cực hoạt động.
Nhiều điện cực tham chiếu đƣợc sử dụng, một trong những loại điện cực đƣợc dùng phổ biến là điện cực calomel, nó hoạt động dựa trên phản ứng oxi hóa khử thuận nghịch: 2Hg + 2Cl Hg2Cl2 trong KCl bão hòa. Một điện cực thay thế thân thiện với môi trƣờng là bạc clorua: Ag + Cl AgCl.
Đối với điện cực đối, điều quan trọng là sử dụng chất và diện tích bề mặt sao cho phản ứng không giới hạn phản ứng nửa tế bào oxy tại điện cực
24
hoạt động. Sợi bạch kim (Pt) thƣờng đƣợc dùng làm điện cực đối vì sự ổn định hóa học và tính hoạt động điện hóa cao đối với phản ứng nửa tế bào hydro.
Thế của tế bào có thể đƣợc kiểm soát hoặc đo lƣờng qua điện cực làm việc và điện cực tham chiếu với dòng điện không đáng kể, trong khi dòng của tế bào có thể đƣợc đo hoặc kiểm soát trên điện cục và điện cực đối. Đối với các phản ứng xúc tác oxy và hydro, rất hữu ích cho việc chuyển đổi các thể đƣợc đo sang thể nhiệt động của điện cực hydro thuận nghịch (RHE).