CN106191916A - 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法 - Google Patents

一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106191916A
CN106191916A CN201610526271.XA CN201610526271A CN106191916A CN 106191916 A CN106191916 A CN 106191916A CN 201610526271 A CN201610526271 A CN 201610526271A CN 106191916 A CN106191916 A CN 106191916A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
hydrogen
nickel
granule
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610526271.XA
Other languages
English (en)
Inventor
许卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Mainland Hydrogen Equipment Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Mainland Hydrogen Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Mainland Hydrogen Equipment Co Ltd filed Critical Tianjin Mainland Hydrogen Equipment Co Ltd
Priority to CN201610526271.XA priority Critical patent/CN106191916A/zh
Publication of CN106191916A publication Critical patent/CN106191916A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多孔的Ni‑Mo析氢电极及其制备方法，首先通过机械剪切、除油(碱洗除油或电解除油)、酸洗除去镍网或泡沫镍表面的氧化层和油脂物质；然后通过等离子喷涂的方式在预处理过的导电基体上喷涂按照一定比例均匀混合后的Ni、Mo、Al颗粒；之后将喷涂好的电极碱洗，除掉活泼的Al金属；最后将经过碱液处理的电极放入管式炉中，进行高温热还原。该电极将纳米钼颗粒作为钼元素来源均匀掺入催化层，形成具有析氢能力优秀、催化层均匀以及析氢活性高的镀层结构。碱洗除去活泼的Al金属，使电极表面形成多孔的结构，增大了反应活性位点和析氢活性。本发明方法操作简单、生产成本低廉且催化层结构牢靠。采用该方法所制备成的析氢催化活性电极，可广泛应用于碱性水电解工业。

Description

一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及氢气制备领域，具体涉及一种低能耗Ni-Mo析氢电极及其制备方法。
背景技术
21世纪以来，随着空气污染、全球变暖等现象不断加重，人们也越来越重视环境污染问题。而化石燃料的急剧消耗，不仅引发环境污染问题，也造成其储存量急剧下降。随着环境污染和化石燃料储备告急这两大问题的日益凸显，全世界都将研究重心转向开发以氢能为代表的可再生型清洁新能源中去。可再生型清洁新能源的特点是取之不尽用之不竭，既能满足当今的经济发展要求，又能缓解环境压力。氢能因其具有来源丰富、质量轻、能量密度高、绿色环保、储存方式和利用形式多样等特点成为最具开发潜力的新能源。
目前，制氢技术主要包括：化石燃料制氢、生物制氢、太阳能制氢、电解水制氢。其中，90％的氢气来源于石化工业和氨合成法；而水电解方式制备的氢气不足5％。随着太阳能、风能、核能大量用于发电，电解制氢成本将持续下降。水电解制氢也是一种能产生高纯度氢气的环保无污染技术。因此，低成本、绿色化、高效率的水电解制氢将成为未来制氢工业的核心技术。目前水电解制氢技术中，碱性水电解制氢是最成熟、最经济的电解制氢方式。但是目前碱性水电解技术消耗大量能量这一特点限制了它的大规模应用。因而，目前碱性水电解技术的大规模推广应用面临的挑战是：如何降低能耗，提高效率。而影响能耗的关键因素在于碱性水电解中电解槽析氢阴极的催化析氢活性。
当金属铂电极做析氢阴极时，析氢过电位较低，电催化析氢活性很高，但其成本较高，所以我们仍需研究新的电极材料以降低电催化剂的相关成本。这些材料中，镍及镍合金在析氢反应过程中表现出较高的初始电催化活性。因此，可以通过增大实际表面积以及提高电极材料的内部活性来增强电极析氢催化活性。多年来，为降低电解析氢电极的过电位、提高电催化析氢活性、降低能耗，许多科技研究工作者围绕能量因素和几何因素，开发了许多新的析氢电极材料。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高效Ni-Mo析氢电极及其制备方法，克服现有技术中析氢电极制备能量消耗高，工业化生产困难的问题。
本发明的技术方案是：一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极，所述电极采用纳米钼颗粒作为钼元素来源，采用等离子喷涂的方式，将纳米钼颗粒以及铝颗粒、镍颗粒按照比例均匀地喷涂于泡沫镍或镍网表层，喷涂完毕经高温氢气还原后，再经过氢氧化钾溶液水浴恒温处理。从而制备出的多孔的高效Ni-Mo析氢电极。所述纳米钼颗粒粒径在5～100nm。所述的铝颗粒和镍颗粒粒粒径范围10μm到200μm。
一种高效Ni-Mo析氢电极的制备方法，包括以下步骤：
(1)导电基底的预处理；
(2)等离子方法喷涂Ni-Mo-Al颗粒；
(3)将等离子喷涂后的电极经过氢氧化钾溶液恒温水浴处理，以除掉Al；
(4)将经过碱液处理的电极，在氢气的气氛中进行还原处理。
所述步骤(1)导电基底为镍板或泡沫镍。
所述步骤(1)基底的预处理方法为：
当基体为泡沫镍时，需要进行电解除油；先后将泡沫镍作为阴极和阳极，放置于电解液中，分别电解15min，电流密度均为40mA·cm-2；反复用去离子水冲洗经过除油处理的电极，至pH值为中性；
当基体为镍网时，对镍网进行碱洗除油，其步骤是将碱洗液置于恒温水浴锅升温至100℃，后把机械加工的镍网放入其中，恒温处理1h后，用去离子水冲洗干净；
之后将除油后的泡沫镍和镍网进行酸洗处理：放入酸液中浸泡30min，之后用去离子水冲洗直至pH为中性，待用。
所述步骤(1)基底的预处理的碱洗液、酸洗液以及电解液的配方为：
所述碱洗液配方为：质量分数10％的氢氧化钠、质量分数2％的碳酸钠；所述酸洗液配置方法为将浓盐酸和去离子水按照1:2的体积比混合；所述电解液成份为：氢氧化钠40g·L-1，碳酸钠25g·L-1，磷酸钠25g·L-1。
所述步骤(2)等离子方法喷涂的Ni-Mo-Al混合金属颗粒混合过程为：：
采用等离子喷涂的方法，将按照一定比例(其中钼占所有金属颗粒质量的0-40％，铝镍质量比为1:9到5:5)混合好的Ni-Mo-Al金属颗粒，均匀喷涂到镍箔或泡沫镍表层。
所述步骤(2)喷涂的Ni-Mo-Al颗粒，Mo颗粒粒径为5-100nm。
所述步骤(2)喷涂的Ni-Mo-Al颗粒，Ni、Al颗粒的粒径在10-200um。
所述步骤(3)去除金属铝的碱液为质量分数为15％-25％的氢氧化钾溶液；恒温水浴锅温度控制在60-100℃；恒温水浴时间为12-36h。
所述步骤(4)中热还原温度为500-1000℃；热还原保护气为氢气；热还原时间为1-3h。
本发明的有益效果为：(1)本发明制备的电极真实表面积大，催化析氢活性高。此方法利用等离子喷涂技术，把Ni、Mo、Al颗粒按照一定比例混合，均匀喷涂到镍网或泡沫镍表面。再通过碱液浸泡，除去表面的Al颗粒。从而使其表面形成多孔状结构，增大了电极的真实表面积和比表面积，从而为析氢反应提供更多的反应活性位点。且Mo元素的引入，镍钼两种元素之间有协同效应，二者合金化后形成具有较强的Ni-Mo化学键，而形成的化学键能够有利于对活性氢的吸脱附。由于镀层中Ni含量很高，一定范围内Mo元素会与Ni产生协同催化效应，提高了电极的催化析氢活性。
(2)电极稳定性较好。在本发明中，采用等离子喷涂的方法将Ni、Mo、Al颗粒均匀喷涂到镍网或泡沫镍表层，从而防止了催化层在析氢反应过程中的脱落现象，提高了电极的稳定性。
附图说明
图1为实施例1制备的Ni-Mo电极的扫描电镜图片；
图2为实施例1所制备电极、实施例2所制备电极、实施例3所制备电极和工业泡沫镍的电极的极化曲线；测试方法为线性电势扫描法，测试条件：三电极体系，所制备电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂片为辅助电极，电解液采用质量浓度30％的KOH溶液，扫描速率为1mV·S-1，扫描范围为-0.8V至-1.50V；
图3为实施例1所制备电极、实施例2所制备电极、实施例3所制备电极和工业泡沫镍的电极的稳定性测试图；测试方法用实施例与工业泡沫镍做阴极，阳极均为工业泡沫镍，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液。测试条件：恒温水浴80℃，电流密度1600mA·cm-2，持续电解时间为12h。
具体实施方式
下面结合附图对本方法的实施方式加以详细说明。
实施例1
(1)导电基底的预处理
基体选取泡沫镍，将泡沫镍剪裁为2.5cm*4.0cm的大小，去离子水冲洗干净备用。首先对剪裁好的泡沫镍进行电解除油；先后将泡沫镍作为阴极和阳极，放置于电解液中，分别电解15min，电流密度均为40mA·cm-2。电解液配方为：氢氧化钠40g·L-1，碳酸钠25g·L-1，磷酸钠25g·L-1。经过除油处理的电极，反复用去离子水冲洗至pH值为中性。之后将电解除油后的泡沫镍进行酸洗处理：放入酸液中浸泡30min，之后用去离子水冲洗直至pH为中性，待用。酸洗液配置方法为将浓盐酸和去离子水按照1:2的体积比混合。
(2)等离子喷涂Ni-Mo-Al颗粒
将粒径为20μm的镍粉，粒径为100nm的Mo颗粒以及粒径为30μm的Al，按照质量比为4:1:1的比例均匀混合。金属颗粒混合过程为：将纳米Ni颗粒、Mo颗粒与Al颗粒按照4:1:1的比例混合后，放入球磨机中研磨3h。
取出后，采用等离子喷涂的方法，在保护气的保护下，均匀喷涂在泡沫镍表面。
(3)将等离子喷涂后的电极经过氢氧化钾溶液恒温水浴处理，以除掉Al
将等离子喷涂完成的泡沫镍，浸泡于质量分数为15％的KOH溶液中，水浴恒温处理36h。水浴锅温度设定为100℃。处理完成后，用去离子水反复冲洗电极至pH为中性。
(4)将经过碱液处理的电极，放入管式炉中进行高温热还原
将经过碱液处理的电极，放入管式炉中。在氮气的吹扫在，升温至还原温度900℃，升温速度为每分钟10℃。升温至900℃，通入氢气做还原气体，在氢气的吹扫下，进行还原，还原时间为2.5h。还原2.5h后，在氮气的吹扫下，使电极自然冷却到室温，取出经过热还原的电极。
(5)Ni-Mo多孔电极的表观形貌
利用XL30E型环境扫描电子显微镜对制备好的Ni-Mo多孔电极的形貌进行观测，得到扫描电镜(SEM)照片如图1。
(6)Ni-Mo多孔电极的析氢性能测试
采用线性电势扫描的测试方法对工业用纯镍电极和步骤(3)中制备的Ni-Mo多孔电极进行性能测试。采用三电极体系，所制备电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂片为辅助电极，电解液采用质量浓度30％的KOH溶液，扫描速率为1mV·S-1，扫描范围为-0.8V至-1.5V。在电化学工作站上(PARSTAT2273，美国Princeton Applied Resrarch公司)测试其析氢性能，测试结果对应图2。
(7)Ni-Mo多孔电极的稳定性测试
用实施例1所制备的电极为阴极，工业泡沫镍为阳极，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液。在电流密度1600mA·cm-2的条件下，预电解48h，之后对实施例1所制备的电极进行稳定性测试。测试条件：施例1所制备的电极为阴极，阳极为工业泡沫镍，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液，恒温水浴80℃，电流密度1600mA·cm-2，持续电解时间为12h。实施例2
步骤(1)同实施例1中步骤(1)；
(2)等离子喷涂Ni-Mo-Al颗粒
将粒径为10μm的镍粉，粒径为60nm的Mo颗粒以粒径为200μm的Al，按照质量比为5:1:1的比例均匀混合。金属颗粒混合过程为：将纳米Ni颗粒、Mo颗粒与Al颗粒按照5:1:1的比例混合后，放入球磨机中研磨3h。
取出后，采用等离子喷涂的方法，在保护气的保护下，均匀喷涂在泡沫镍表面。
(3)将等离子喷涂后的电极经过氢氧化钾溶液恒温水浴处理，以除掉Al
将等离子喷涂完成的泡沫镍，浸泡于质量分数为25％的KOH溶液中，水浴恒温处理24h。水浴锅温度设定为60℃。处理完成后，用去离子水反复冲洗电极至pH为中性。
(4)将经过碱液处理的电极，放入管式炉中进行高温热还原
将经过碱液处理的电极，放入管式炉中。在氮气的吹扫在，升温至还原温度1000℃，升温速度为每分钟10℃。升温至1000℃，通入氢气做还原气体，在氢气的吹扫下，进行还原，还原时间为1h。还原1h后，在氮气的吹扫下，使电极自然冷却到室温，取出经过热还原的电极。
(5)Ni-Mo多孔电极的析氢性能测试
采用线性电势扫描的测试方法对工业用纯镍电极和步骤(3)中制备的Ni-Mo多孔电极进行性能测试。采用三电极体系，所制备电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂片为辅助电极，电解液采用质量浓度30％的KOH溶液，扫描速率为1mV·S-1，扫描范围为-1.0V至-1.6V。在电化学工作站上(PARSTAT2273，美国Princeton Applied Resrarch公司)测试其析氢性能，测试结果对应图2。
(6)Ni-Mo多孔电极的稳定性测试
用实施例2所制备的电极为阴极，工业泡沫镍为阳极，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液。在电流密度1600mA·cm-2的条件下，预电解48h，之后对实施例1所制备的电极进行稳定性测试。测试条件：施例1所制备的电极为阴极，阳极为工业泡沫镍，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液，恒温水浴80℃，电流密度1600mA·cm-2，持续电解时间为12h。实施例3
(1)基底选取为镍网，剪裁为2.5cm*4.0cm的大小，去离子水冲洗干净备用。将镍网将碱洗液置于恒温水浴锅升温至100℃，后把机械加工的镍网放入其中，恒温处理1h，之后用去离子水冲洗干净；之后将镍网进行酸洗处理：放入酸液中浸泡30min，之后用去离子水冲洗直至pH为中性，待用。
(2)等离子喷涂Ni-Mo-Al颗粒
将粒径为200μm的镍粉，粒径为5nm的Mo颗粒以粒径为10μm的Al，按照质量比为9:1:1的比例均匀混合。金属颗粒混合过程为：将纳米Ni颗粒、Mo颗粒与Al颗粒按照9:1:1的比例混合后，放入球磨机中研磨3h。
取出后，采用等离子喷涂的方法，在保护气的保护下，均匀喷涂在泡沫镍表面。
(3)将等离子喷涂后的电极经过氢氧化钾溶液恒温水浴处理，以除掉Al
将等离子喷涂完成的泡沫镍，浸泡于质量分数为15％的KOH溶液中，水浴恒温处理12h。水浴锅温度设定为60℃。处理完成后，用去离子水反复冲洗电极至pH为中性。
(4)将经过碱液处理的电极，放入管式炉中进行高温热还原
将经过碱液处理的电极，放入管式炉中。在氮气的吹扫在，升温至还原温度500℃，升温速度为每分钟10℃。升温至500℃，通入氢气做还原气体，在氢气的吹扫下，进行还原，还原时间为3h。还原3h后，在氮气的吹扫下，使电极自然冷却到室温，取出经过热还原的电极。
(5)Ni-Mo多孔电极的析氢性能测试
采用线性电势扫描的测试方法对工业用纯镍电极和步骤(3)中制备的Ni-Mo多孔电极进行性能测试。采用三电极体系，所制备电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂片为辅助电极，电解液采用质量浓度30％的KOH溶液，扫描速率为1mV·S-1，扫描范围为-1.0V至-1.6V。在电化学工作站上(PARSTAT2273，美国Princeton Applied Resrarch公司)测试其析氢性能，测试结果对应图2。
(6)Ni-Mo多孔电极的稳定性测试
用实施例3所制备的电极为阴极，阳极为工业泡沫镍，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液。在电流密度1600mA·cm-2的条件下，预电解48h，之后对实施例1所制备的电极进行稳定性测试。测试条件：施例1所制备的电极为阴极，阳极为工业泡沫镍，电解液为质量分数为30％的氢氧化钾溶液，恒温水浴80℃，电流密度1600mA·cm-2，持续电解时间为12h。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极，其特征在于，所述电极采用纳米钼颗粒作为钼元素来源，采用等离子喷涂的方式，将纳米钼颗粒以及铝颗粒、镍颗粒按照一定比例均匀地喷涂于泡沫镍或镍网表层，喷涂完毕经高温氢气还原后，再经过氢氧化钾溶液水浴恒温处理，从而制备出多孔的高效Ni-Mo析氢电极。
2.根据权利要求1所述的高效的多孔Ni-Mo析氢电极，其特征在于，所述纳米钼颗粒粒径在5～100nm。
3.根据权利要求1所述的高效的多孔Ni-Mo析氢电极，其特征在于，所述的铝颗粒和镍颗粒粒粒径范围10μm到200μm。
4.一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)导电基底的预处理；
(2)等离子方法喷涂Ni-Mo-Al颗粒；
(3)将等离子喷涂后的电极经过氢氧化钾溶液恒温水浴处理，以除掉Al；
(4)将经过碱液处理的电极，放入管式炉中，进行高温热还原。
5.根据权利要求4所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)导电基底为泡沫镍或镍网。
6.根据权利要求4所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)基底的预处理方法为：
当基体为泡沫镍时，需要进行电解除油；先后将泡沫镍作为阴极和阳极，放置于电解液中，分别电解15min，电流密度均为40mA·cm-2；经过除油处理的电极，反复用去离子水冲洗至pH值为中性；
当基体为镍网时，对镍网进行碱洗除油，其步骤是将碱洗液置于恒温水浴锅升温至100℃，后把机械加工的镍网放入其中，恒温处理1h，之后用去离子水冲洗干净；之后将镍网进行酸洗处理：放入酸液中浸泡30min，之后用去离子水冲洗直至pH为中性，待用。
7.根据权利要求6所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述碱洗液配方为：质量分数10％的氢氧化钠、质量分数2％的碳酸钠；所述酸洗液配置方法为将浓盐酸和去离子水按照1:2的体积比混合；所述电解液成份为：氢氧化钠40g·L-1，碳酸钠25g·L-1，磷酸钠25g·L-1。
8.根据权利要求4所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)等离子方法喷涂的Ni-Mo-Al混合金属颗粒混合过程为：将纳米Mo颗粒、Ni颗粒与Al颗粒按照比例混合后，放入球磨机中研磨1-3h，所用的保护气氛为：氩气和氢气；其中Mo占所有金属颗粒质量的0-40％，Al和Ni质量比为1:9到5:5。
9.根据权利要求4所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)氢氧化钾溶液的质量分数为15-25％，恒温水浴处理的温度为60-100℃，恒温水浴处理的时间为12-36h。
10.根据权利要求4所述的一种高效的多孔Ni-Mo析氢电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)高温热还原时，所用气体为氢气，热还原温度为500-1000℃，热还时间为1-3h。
CN201610526271.XA 2016-07-06 2016-07-06 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法 Pending CN106191916A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610526271.XA CN106191916A (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610526271.XA CN106191916A (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106191916A true CN106191916A (zh) 2016-12-07

Family

ID=57465279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610526271.XA Pending CN106191916A (zh) 2016-07-06 2016-07-06 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106191916A (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106868539A (zh) * 2017-03-09 2017-06-20 长沙理工大学 一种多维孔道结构Ni‑Cu‑Ti合金电极材料及其制备方法
CN108330333A (zh) * 2018-04-18 2018-07-27 中南大学 一种Ni-Mn-Mo-Si金属间化合物多孔材料及其制备方法
CN108611652A (zh) * 2016-12-09 2018-10-02 广州华秦机械设备有限公司 一种水电解还原活性阴极板配方及制作方法
CN109055973A (zh) * 2018-07-09 2018-12-21 太原理工大学 铝掺杂三维纳米多孔金属硫化物析氢电极制备及使用方法
CN110055553A (zh) * 2019-05-15 2019-07-26 宁波大学 一种负载于泡沫过渡金属的合金析氢电极的制备方法
CN110408950A (zh) * 2019-08-30 2019-11-05 南通大学 一种基于微观爆破工艺的电解水阴极及其制备方法
CN110760875A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 广东省新材料研究所 一种碱式电解水电极的全固态快速制备方法
CN111286750A (zh) * 2018-12-07 2020-06-16 湖南工业大学 纳米多级孔Ti-SiO2/Ni-Mo复合析氢电极的制备方法
CN113913846A (zh) * 2021-11-09 2022-01-11 西南石油大学 一种电解水制氢制氧反应装置
CN114045512A (zh) * 2021-06-24 2022-02-15 有研工程技术研究院有限公司 多孔高比表面积电解水制氢一体化电极材料及其制备方法
CN114122420A (zh) * 2021-03-24 2022-03-01 包头稀土研究院 直接硼氢化钠燃料电池阳极的制作方法
CN114318361A (zh) * 2021-11-26 2022-04-12 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 氧化钒修饰的雷尼镍合金电极制备方法、电极及应用
CN114318393A (zh) * 2022-01-30 2022-04-12 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用
CN115110112A (zh) * 2022-06-24 2022-09-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种工业制备镍钼电极的方法及镍钼电极
US11549188B2 (en) 2021-04-28 2023-01-10 Industrial Technology Research Institute Membrane electrode assembly and method for hydrogen evolution by electrolysis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370361A (en) * 1979-03-29 1983-01-25 Olin Corporation Process of forming Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells
US4394228A (en) * 1980-08-18 1983-07-19 Olin Corporation Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells
CN1104687A (zh) * 1993-11-19 1995-07-05 中国科学院化工冶金研究所 低氢过电位活性阴极及其制备方法
CN102719846A (zh) * 2011-03-31 2012-10-10 北京化工大学 一种碱性水电解Ni基三维网状梯度合金析氢阴极

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370361A (en) * 1979-03-29 1983-01-25 Olin Corporation Process of forming Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells
US4394228A (en) * 1980-08-18 1983-07-19 Olin Corporation Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells
CN1104687A (zh) * 1993-11-19 1995-07-05 中国科学院化工冶金研究所 低氢过电位活性阴极及其制备方法
CN102719846A (zh) * 2011-03-31 2012-10-10 北京化工大学 一种碱性水电解Ni基三维网状梯度合金析氢阴极

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. BIRRY等: ""Studie of the hydrogen evolution reaction on Raney nickel-molybdenum electrodes"", 《JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY》 *
张允诚等: "《电镀手册》", 31 December 2011, 国防工业出版社 *
肖丽: "《"氢-水"电化学循环中的非铂催化剂研究》", 31 March 2015, 武汉大学出版社 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108611652A (zh) * 2016-12-09 2018-10-02 广州华秦机械设备有限公司 一种水电解还原活性阴极板配方及制作方法
CN106868539B (zh) * 2017-03-09 2019-07-09 长沙理工大学 一种多维孔道结构Ni-Cu-Ti合金电极材料及其制备方法
CN106868539A (zh) * 2017-03-09 2017-06-20 长沙理工大学 一种多维孔道结构Ni‑Cu‑Ti合金电极材料及其制备方法
CN108330333A (zh) * 2018-04-18 2018-07-27 中南大学 一种Ni-Mn-Mo-Si金属间化合物多孔材料及其制备方法
CN109055973A (zh) * 2018-07-09 2018-12-21 太原理工大学 铝掺杂三维纳米多孔金属硫化物析氢电极制备及使用方法
CN111286750A (zh) * 2018-12-07 2020-06-16 湖南工业大学 纳米多级孔Ti-SiO2/Ni-Mo复合析氢电极的制备方法
CN110055553A (zh) * 2019-05-15 2019-07-26 宁波大学 一种负载于泡沫过渡金属的合金析氢电极的制备方法
CN110408950A (zh) * 2019-08-30 2019-11-05 南通大学 一种基于微观爆破工艺的电解水阴极及其制备方法
CN110408950B (zh) * 2019-08-30 2021-04-27 南通大学 一种基于微观爆破工艺的电解水阴极及其制备方法
CN110760875A (zh) * 2019-10-30 2020-02-07 广东省新材料研究所 一种碱式电解水电极的全固态快速制备方法
CN114122420A (zh) * 2021-03-24 2022-03-01 包头稀土研究院 直接硼氢化钠燃料电池阳极的制作方法
CN114122420B (zh) * 2021-03-24 2023-12-12 包头稀土研究院 直接硼氢化钠燃料电池阳极的制作方法
US11549188B2 (en) 2021-04-28 2023-01-10 Industrial Technology Research Institute Membrane electrode assembly and method for hydrogen evolution by electrolysis
CN114045512A (zh) * 2021-06-24 2022-02-15 有研工程技术研究院有限公司 多孔高比表面积电解水制氢一体化电极材料及其制备方法
CN113913846A (zh) * 2021-11-09 2022-01-11 西南石油大学 一种电解水制氢制氧反应装置
CN114318361A (zh) * 2021-11-26 2022-04-12 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 氧化钒修饰的雷尼镍合金电极制备方法、电极及应用
CN114318393A (zh) * 2022-01-30 2022-04-12 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用
CN114318393B (zh) * 2022-01-30 2023-03-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用
WO2023143578A1 (zh) * 2022-01-30 2023-08-03 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用
CN115110112A (zh) * 2022-06-24 2022-09-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种工业制备镍钼电极的方法及镍钼电极
CN115110112B (zh) * 2022-06-24 2024-01-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种工业制备镍钼电极的方法及镍钼电极

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106191916A (zh) 一种高效的多孔Ni‑Mo析氢电极及其制备方法
CN104846397B (zh) 一种用于电化学还原co2制甲酸的电极及其制备方法和应用
CN106967986B (zh) 一种具有分级结构的氢氧化镍/镍/石墨烯复合析氢电极的制备方法
CN103422116B (zh) 一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法
CN110201670A (zh) 基于三氯化铁/尿素低共熔溶剂的镍铁双金属氢氧化物/泡沫镍催化剂、其制备方法及应用
CN104911639B (zh) 一种负载型银纳米网及其制备方法和应用
CN106011926A (zh) 一种钴基多级纳米复合结构电解水制氧电催化剂及其制备方法
JP6125745B2 (ja) 水電解装置用高性能カソード
CN105483751A (zh) 一种高效Ni-S-Mo析氢电极及其制备方法
JP7434372B2 (ja) ニッケル鉄触媒材料の製作方法、酸素発生反応への使用、水電解による水素および／または酸素の製造方法、および液体太陽燃料の製作方法
CN107326384A (zh) 八硫化九钴与二氧化钛的复合材料及其制备方法和应用
CN110306204B (zh) 一种掺杂银的层状氢氧化镍复合电极材料及其制备方法与应用
CN107805826B (zh) 具备电催化氧析出性能的铁磷化合物修饰电极及制备方法
CN104313637A (zh) 一种具有氢还原活性的金属硫化物电极及其制备方法
CN111647909A (zh) 一种表面疏水的枝晶状铜电极及其制备方法和应用
CN106319558B (zh) 一种高效多孔的MoS2-Zn析氢电极及其制备方法
CN108239774A (zh) 一种镍基析氢电极材料及其制备方法
CN109957814B (zh) 一种Bi-BiOI/TNA复合材料及其应用
CN108842168A (zh) 一种两步电化学法制备g-C3N4/MMO复合薄膜光电极
CN109092288A (zh) 一种二氧化碳电化学还原锡铅合金催化剂的制备及应用
CN108772054A (zh) 一种二氧化钛-钒酸铋复合光催化材料及其制备方法
CN110607532A (zh) 一种用于电解水析氢的Co-Ni-P/fs-Si材料的制备方法
CN111793808A (zh) 一种工业化生产高效率电解水制氢催化电极的方法
CN114318361B (zh) 氧化钒修饰的雷尼镍合金电极制备方法、电极及应用
CN107287616B (zh) 一种高效光电转换和光催化性能的Zn-Cr-O/TiO2-NTs复合氧化物的制备与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161207