05.05.2026 by Aileen Sammler
Termogravimetri Bertemu dengan Hidrogen (Bagian 3): Menyelidiki Reaksi Redoks Cu dan CuO dalam Atmosfer Hidrogen
Pelajari bagaimana reaksi redoks siklik CuO/Cu dapat dianalisis dengan TGA NETZSCH untuk menilai mekanisme reaksi, reversibilitas, dan stabilitas material jangka panjang.
Termogravimetri bertemu dengan Hidrogen
Hidrogen adalah blok bangunan utama untuk konsep energi dan proses yang berkelanjutan, terutama dalam pengembangan suhu tinggi dan material.
Dalam Bagian 1 dari seri blog kami "Termogravimetri Bertemu Hidrogen", kami memperkenalkan dasar-dasar analisis termogravimetri yang kompatibel dengan hidrogen dan menjelaskan mengapa atmosfer hidrogen yang terkendali sangat penting untuk mempelajari bahan yang berhubungan dengan hidrogen.
Dalam Bagian 2kami berfokus pada reduksi Fe2O3 di bawah konsentrasiH2 yang berbeda.
Pada Bagian 3 ini, langkah selanjutnya diambil untuk menerapkan metodologi yang sama pada sistem oksida logam dengan jalur reaksi yang terdefinisi dengan baik: pasangan redoks CuO/Cu. Contoh ini dengan jelas menggambarkan bagaimana analisis termogravimetri di bawah hidrogen dapat digunakan untuk mengevaluasi stabilitas redoks jangka panjang, reversibilitas, dan efek degradasi dalam kondisi yang relevan dengan aplikasi.
Mengapa CuO / Cu adalah Referensi yang Kuat?
Oksida logam aktif redoks telah banyak digunakan sebagai bahan model dalam penelitian hidrogen. Catatan aplikasi baru kami menunjukkan perilaku redoks siklik sistem oksida tembaga (CuO/Cu) yang mapan di bawah hidrogen.
Reduksi dan OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi bertahap oksida tembaga dijelaskan secara luas dalam literatur dan sering digunakan sebagai sistem referensi dalam studi tentang perulangan kimia, penyimpanan energi, dan proses termokimia.
Pekerjaan yang dipublikasikan menyoroti bagaimana siklus redoks berulang dapat menyebabkan perubahan struktural dan kinetika yang berubah di bawah kondisi IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal dan non-IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal (misalnya, Chen dkk., 2024; Cerciello dkk., 2024) serta kinetika OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi bahan berbasis tembaga(Jahromy dkk., 2019).
NETZSCH Instrumentasi yang Digunakan
Semua percobaan yang dijelaskan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan NETZSCH STA 509 Jupiter® dalam kombinasi dengan H₂Keamanan yang aman
Konfigurasi ini memungkinkan pengoperasian yang aman di bawah atmosfer hidrogen sekaligus memastikan kondisi eksperimental yang stabil dan dapat direproduksi selama pergantian gas berulang.
Penyiapan mendukung:
- Aliran gas yang ditentukan ke sampel
- Pemantauan kondisi proses secara terus menerus
- Pembersihan gas inert otomatis untuk mempertahankan skenario yang aman
- Pemantauan tekanan untuk mencegah kondisi operasi yang tidak normal.
Hal ini membuat sistem ini sangat cocok untuk eksperimen siklus redoks jangka panjang.
Apa yang Ditunjukkan oleh Eksperimen: Pengurangan yang Stabil, Mengubah OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.Oksidasi
Percobaan yang disajikan ini mengitari CuO pada suhu 500°C, bergantian antara:
- 100% hidrogen untuk reduksi dan
- udara sintetis (21% O₂ ) untuk OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi.
Sinyal termogravimetri menunjukkan dua perilaku yang berbeda:
Reduksi tetap dapat direproduksi sepenuhnya di semua siklus.
Kehilangan massa selama reduksi sekitar 20,1%, yang sangat sesuai dengan nilai teoritis 20,11% untuk reduksi lengkap CuO menjadi tembaga logam. Setelah reduksi, sampel menjadi stabil pada massa 79,9%, siklus demi siklus.
OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.Oksidasi, bagaimanapun, secara bertahap menurun selama siklus berturut-turut.
Peningkatan massa terkait OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi turun dari 20,1% pada siklus pertama menjadi 19,0% dan kemudian menjadi 18,2%.
Catatan aplikasi menunjukkan bahwa perilaku ini dapat dikaitkan dengan efek pasivasi permukaan atau aglomerasi partikel, yang membatasi aksesibilitas oksigen dan mengurangi kelengkapan OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi dari waktu ke waktu.
Perubahan halus seperti itu sangat penting untuk aplikasi hidrogen yang sebenarnya. Mereka menjadi terlihat hanya melalui analisis termogravimetri siklik.
Pelajari Lebih Lanjut di Catatan Aplikasi Lengkap
👉 Kondisi eksperimental, kurva, dan interpretasi terperinci tersedia di sini:
Jadilah Ahli dengan Kursus E-Learning Gratis kami
Semua Kursus Dasar E-Learning NETZSCH tidak dipungut biaya! Kontennya dibuat oleh para ahli metode laboratorium kami, yang berbagi pengalaman pribadi mereka dengan Anda. Manfaatkan pembelajaran online yang fleksibel, yang sepenuhnya disesuaikan dengan kebutuhan pelatihan Anda!