05.05.2026 by Aileen Sammler
Termogravimetrie se setkává s vodíkem (část 3): Zkoumání redoxních reakcí Cu a CuO ve vodíkové atmosféře
Zjistěte, jak lze pomocí NETZSCH TGA analyzovat cyklické redoxní reakce CuO/Cu a posoudit reakční mechanismy, reverzibilitu a dlouhodobou stabilitu materiálu.
Termogravimetrie se setkává s vodíkem
Vodík je klíčovým stavebním prvkem pro udržitelné energetické a procesní koncepce, zejména v oblasti vysokých teplot a vývoje materiálů.
Na stránkách Část 1 našeho seriálu blogů "Termogravimetrie se setkává s vodíkem" jsme představili základy termogravimetrické analýzy kompatibilní s vodíkem a vysvětlili, proč jsou řízené vodíkové atmosféry nezbytné pro studium materiálů souvisejících s vodíkem.
Na adrese 2jsme se zaměřili na redukci Fe2O3 při různých koncentracíchH2.
V této části 3 je dalším krokem aplikace stejné metodiky na systém oxidů kovů s dobře definovanými reakčními cestami: redoxní pár CuO/Cu. Tento příklad jasně ilustruje, jak lze termogravimetrickou analýzu za působení vodíku využít k vyhodnocení dlouhodobé redoxní stability, reverzibility a degradačních účinků za aplikačně relevantních podmínek.
Proč je CuO/Cu silnou referencí?
Redoxně aktivní oxidy kovů se široce používají jako modelové materiály ve výzkumu vodíku. Naše nová aplikační poznámka demonstruje dobře zavedené cyklické redoxní chování systému oxidů mědi (CuO/Cu ) při působení vodíku.
Postupná redukce a OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.oxidace oxidů mědi je rozsáhle popsána v literatuře a často se používá jako referenční systém při studiu chemických smyček, skladování energie a termochemických procesů.
Publikované práce poukazují na to, jak může opakovaný redoxní cyklus vést ke strukturním změnám a změně kinetiky za IzotermickýZkoušky při kontrolované a konstantní teplotě se nazývají izotermické.izotermických i neizotermických podmínek (např. Chen et al., 2024; Cerciello et al., 2024), stejně jako kinetika OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.oxidace materiálů na bázi mědi(Jahromy et al., 2019).
Použité přístroje NETZSCH
Všechny experimenty popsané ve studii byly provedeny s použitím NETZSCH STA 509 Jupiter® v kombinaci s H₂Secure safety boxem.
Tato konfigurace umožňuje bezpečný provoz ve vodíkové atmosféře a zároveň zajišťuje stabilní a reprodukovatelné experimentální podmínky při opakovaném přepínání plynů.
Sestava podporuje:
- Definovaný průtok plynu ke vzorku
- Nepřetržité monitorování procesních podmínek
- Automatické proplachování inertním plynem pro zachování bezpečných scénářů
- Monitorování tlaku pro prevenci abnormálních provozních podmínek.
Díky tomu je systém obzvláště vhodný pro dlouhodobé redoxní cyklické experimenty.
Co ukázal experiment: Stabilní redukce, měnící se OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.oxidace
Předložený experiment cykluje CuO při teplotě 500 °C, přičemž se střídá:
- 100% vodíkem pro redukci a
- syntetickým vzduchem (21 % O₂ ) pro oxidaci.
Termogravimetrický signál odhaluje dvě odlišná chování:
Redukce zůstala plně reprodukovatelná ve všech cyklech.
Hmotnostní ztráta během redukce byla přibližně 20,1 %, což je ve výborné shodě s teoretickou hodnotou 20,11 % pro úplnou redukci CuO na kovovou měď. Po redukci se vzorek ustálil na 79,9 % hmotnosti, cyklus po cyklu.
OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.Oxidace se však v průběhu dalších cyklů postupně snižovala.
Nárůst hmotnosti související s oxidací klesl z 20,1 % v prvním cyklu na 19,0 % a poté na 18,2 %.
Aplikační poznámka naznačuje, že toto chování lze přičíst pasivačním účinkům povrchu nebo aglomeraci částic, které omezují přístup kyslíku a snižují úplnost OxidaceOxidace může v rámci termické analýzy popisovat různé procesy.oxidace v průběhu času.
Tyto jemné změny jsou pro skutečné vodíkové aplikace kritické. Projevují se až při cyklické termogravimetrické analýze.
Více informací v úplné poznámce k aplikaci
👉 Podrobné experimentální podmínky, křivky a interpretace jsou k dispozici zde:
Staňte se odborníkem s našimi bezplatnými e-learningovými kurzy
Všechny základní e-learningové kurzy na NETZSCH jsou zdarma! Obsah vytvářejí naši odborníci na laboratorní metody, kteří se s vámi podělí o své osobní zkušenosti. Využijte flexibilní online vzdělávání, které se plně přizpůsobí vašim vzdělávacím potřebám!