鈉溶液中浸泡4小時,然后用去離子水清洗干凈。利用激光 進行毛化和氧化處理,形成多孔過渡氧化鎳層。將30克/升的醋酸釕、300克/升的醋酸 鎳、70克/升的醋酸鉬乙醇溶液按乙醇溶液重量比1: 1:1混合均勻,配成活性涂層前驅(qū)液。 將該前驅(qū)液經(jīng)浸漬提拉工藝涂覆于基底鎳網(wǎng)上,置于300度的烘箱中40分鐘,然后利用激 光熔覆(工藝條件同實施例一)進行輔助固結(jié)。重復(fù)浸漬提拉和熱分解5次,得催化電極2。
[0026] 實施例三 將基底鎳網(wǎng)在20%氫氧化鈉溶液中浸泡4小時,然后用去離子水清洗干凈。利用激光 進行毛化和氧化處理,形成多孔過渡氧化鎳層。將70克/升的醋酸釕、50克/升的醋酸鉬、 75克/升的醋酸鍶和90克/升的醋酸鈰乙醇溶液按乙醇溶液重量比1:1:0. 2:0. 2混合均 勻,配成活性涂層前驅(qū)液。將該前驅(qū)液經(jīng)浸漬提拉工藝涂覆于處理過的基底鎳網(wǎng)上,置于 350度的烘箱中45分鐘,然后利用激光熔覆(工藝條件同實施例一)進行輔助固結(jié)。重復(fù)浸 漬提拉和熱分解6次,得催化電極3。
[0027] 實施例四 將基底鎳網(wǎng)在20%氫氧化鈉溶液中浸泡4小時,然后用去離子水清洗干凈。利用激光進 行毛化和氧化處理,形成多孔過渡氧化鎳層。將40克/升的醋酸釕、120克/升的醋酸鎳、 60克/升的醋酸鍶的乙醇溶液按乙醇溶液重量比1:1:0. 2混合均勻,配成活性涂層前驅(qū)液。 將該前驅(qū)液經(jīng)浸漬提拉工藝涂覆于處理過的基底鎳網(wǎng)上,置于400度的烘箱中30分鐘,然 后利用激光熔覆(工藝條件同實施例一)進行輔助固結(jié)。重復(fù)浸漬提拉和熱分解3次,得催 化電極4。
[0028] 實施例五 將基底鎳網(wǎng)在20%氫氧化鈉溶液中浸泡4小時,然后用去離子水清洗干凈。利用 激光進行毛化和氧化處理,形成多孔過渡氧化鎳層。將70克/升的醋酸釕、50克/升的醋 酸鉬、75克/升的醋酸鍶和90克/升的醋酸鈰乙醇溶液按乙醇溶液重量比1:1:0. 2:0. 2混 合均勻,配成活性涂層前驅(qū)液。將該前驅(qū)液經(jīng)浸漬提拉工藝涂覆于處理過的基底鎳網(wǎng)上,置 于350度的烘箱中45分鐘,然后利用激光熔覆(工藝條件同實施例一)進行輔助固結(jié)。重復(fù) 浸漬提拉和熱分解6次,得催化電極5。
[0029] 本發(fā)明制備的催化電極,經(jīng)用電子數(shù)碼顯微鏡以及掃描電鏡等實驗手段對實施例 二的活性涂層進行表征,如附圖1和2所示。由圖可以看出該催化電極活性涂層涂覆均勻, 涂層厚度可精確控制。
[0030] 對上述實施例的催化電極進行電解失重測試,結(jié)果如下表1所示。
[0031] 表1 :實施例一 ~五制備的催化電極電解失重測試數(shù)據(jù)
從表1中可以看出活性涂層與基底具有優(yōu)異的結(jié)合力,在高電流密度下電解基本無脫 落,符合水電解工業(yè)用電極的標準。
[0032] 對上述實施例的析氫催化性能進行了實驗測試,采用恒電流電解法測催化電極的 電極電位,其結(jié)果如表2。
[0033] 表2 :實施例一 ~五制備的催化電極析氫電位測試數(shù)據(jù)
從表2中可以看出,實施例一 ~五制備的催化電極的析氫電位均低于純鎳網(wǎng)的析氫電 位。
[0034] 對實施例一、實施例二以及實施例三采用線性掃描法測試析氫過電位。結(jié)果如圖 3所示。由圖3可以看出與純鎳網(wǎng)相比,催化電極在高電流密度下具有較低的過電位,說明 催化電極在高電流密度下具有較高的催化活性以及較好的耐極化性。
[0035] 抗逆電流的性能是衡量一個陰極的重要指標,對本方法制備的催化電極在電解槽 上進行抗逆電流試驗,電解槽產(chǎn)氫量為〇. 5m3/h,共有18個單元小室。在工業(yè)電解的條件 下(溫度85°C,質(zhì)量分數(shù)30%的KOH溶液,電流密度2000A/m 2)非連續(xù)電解30天,每天電解 12h,記錄平均槽壓的變化,結(jié)果如表3所示。
[0036] 表3 :實施例一 ~五制備的催化電極非連續(xù)電解小室槽壓變化(電流密度2000A/ m2)
由上表3可以看出,電解30天后電解槽小室平均槽壓基本沒有很大變化,比較平穩(wěn),說 明本方法制備的電極具有較好的抗逆電流的性能。
[0037] 本發(fā)明先將基底鎳網(wǎng)用堿液浸泡數(shù)小時,然后清洗干凈。利用激光進行毛化和氧 化處理,形成多孔過渡氧化鎳層。將醋酸鎳、醋酸釕、醋酸鉬、醋酸鈰和醋酸鍶中的一種或多 種按設(shè)定計量比配置成乙醇溶液,作為活性涂層前驅(qū)液。然后將配置好的活性涂層前驅(qū)液 涂覆于鎳網(wǎng)表面,然后經(jīng)熱分解、激光輔助固結(jié)活性涂層,從而獲得催化電極。根據(jù)實際需 要(涂層的厚度和牢固度)選擇涂覆及熱分解的次數(shù),可以是一次,也可以是多次。
[0038] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹,但應(yīng)當認識到上述的 描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1. 一種高催化活性的非晶金屬氧化物析氫電極,其特征在于,該電極包含非晶金屬氧 化物活性涂層,該非晶金屬氧化物選擇非晶氧化鎳、非晶氧化釕、非晶氧化鉬、非晶氧化鈰、 非晶氧化鍶中的任意一種或多種。2. 如權(quán)利要求1所述的高催化活性的非晶金屬氧化物析氫電極,其特征在于,所述的 非晶金屬氧化物活性涂層是活性涂層前驅(qū)液經(jīng)熱分解、激光輔助法制備得到,所述的活性 涂層前驅(qū)液為醋酸鎳、醋酸釕、醋酸鉬、醋酸鈰和醋酸鍶中的任意一種或多種混合而成。3. 如權(quán)利要求1所述的高催化活性的非晶金屬氧化物析氫電極,其特征在于,所述非 晶金屬氧化物活性涂層的厚度在〇. 1-20ym。4. 一種如權(quán)利要求1所述的高催化活性的非晶金屬氧化物析氫電極的制備方法,其特 征在于,該方法包含以下步驟: 步驟1,預(yù)處理鎳網(wǎng):進行毛化和氧化處理,形成多孔過渡氧化鎳層; 步驟2,配置活性涂層前驅(qū)液,并涂覆于上述預(yù)處理后的鎳網(wǎng)上,形成涂層;所述的活 性涂層前驅(qū)液為醋酸鎳、醋酸釕、醋酸鉬、醋酸鈰和醋酸鍶中的任意一種或多種混合而成; 所述的活性涂層前驅(qū)液的濃度為30-300克/升; 步驟3,經(jīng)熱分解、激光熔覆輔助固結(jié)形成非晶金屬氧化物活性涂層,從而獲得高催化 活性的非晶金屬氧化物析氫電極。5. 如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述的步驟1中,預(yù)處理鎳網(wǎng)還包括預(yù) 先將基底鎳網(wǎng)用堿液浸泡數(shù)小時,然后對鎳網(wǎng)進行徹底清洗;所述毛化和氧化處理是通過 激光對鎳網(wǎng)進行。6. 如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述的活性涂層前驅(qū)液中,以醋酸釕 計,醋酸鎳的用量為〇~1〇 ;醋酸鋪的用量為〇~〇. 3 ;醋酸鉬的用量為0~3 ;醋酸鎖的用量為 0 ~0? 5〇7. 如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述的活性涂層前驅(qū)液中各活性成分 選擇醋酸釕、醋酸鎳以及醋酸鍶的混合物,其中,醋酸釕、醋酸鎳以及醋酸鍶質(zhì)量比介于1: (2 ~3) : (0? 2 ~0? 5)之間。8. 如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,步驟2中,活性涂層前驅(qū)液經(jīng)浸漬提拉 工藝涂覆于鎳網(wǎng)表面。9. 如權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于,步驟3中,在激光熔覆輔助固結(jié)后還若 干次地交替進行浸漬提拉涂覆、熱分解步驟。10. 如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,步驟3中,所述的熱分解溫度小于 400。。。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高催化活性的非晶金屬氧化物析氫電極及其制備方法。該電極包含非晶金屬氧化物活性涂層,該非晶金屬氧化物選擇非晶氧化鎳、非晶氧化釕、非晶氧化鉬、非晶氧化鈰、非晶氧化鍶中的任意一種或多種。其制備方法包含:步驟1,預(yù)處理鎳網(wǎng),形成多孔過渡氧化鎳層;步驟2,配置活性涂層前驅(qū)液,并涂覆于鎳網(wǎng)上;步驟3,經(jīng)熱分解、激光熔覆輔助固結(jié),獲得該析氫電極。該制備工藝簡單,熱分解溫度低,制備的析氫電極催化活性高,高電流密度下不易極化,催化劑與基底結(jié)合牢固,不易脫落,且抗逆電流性能優(yōu)異。與傳統(tǒng)鎳網(wǎng)相比,在4000A/m2的高電流密度下,其可降低析氫過電位250mv。在頻繁開關(guān)機的條件下,電解槽槽壓平穩(wěn),波動幅度小。
【IPC分類】C25B1/04, C25B11/06
【公開號】CN104894595
【申請?zhí)枴緾N201510257124
【發(fā)明人】張延峰, 沈陳炎
【申請人】派新(上海)能源技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月19日