CN113652712A - 一种高效的镍基自组装析氧电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效的镍基自组装析氧电极，包括电极本体、绝缘手柄、连接导线、卡放条、缠绕槽、铜金属基材、纳米结构层、参杂元素粒子。本发明的有益效果是：电极本体的上端两侧开设有缠绕槽，且两侧的缠绕槽呈错位设置，便于将连接导线通过缠绕与电极本体进行组装连接；纳米结构层内经过电化学沉积或者水热的方法引入参杂元素粒子，且参杂元素粒子为铁、镍或钴，形成CuO@Fe/Ni/Co电极，铁镍钴等元素进入铜金属基材料之后，增大了电极材料的表面粗糙度，继而增大了比表面积，提高了电催化活性；先通过氧化改变材料的纳米结构，增大基底材料的比表面积，然后元素掺杂同时存在的协同作用下提高电催化活性的功能，适宜工业放大生产。

Description

一种高效的镍基自组装析氧电极
技术领域
本发明涉及一种析氧电极，具体为一种高效的镍基自组装析氧电极，属于电解水制氢技术领域。
背景技术
电解水制氢是一种有效的制氢途径。在充满氢氧化钾或氢氧化钠的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，氢气作为最清洁的可再生能源，凭借高的能量密度和燃烧热值，有望替代化石燃料成为下一代能源，而用于进行电解水制氢所使用电极的电化学性能则是影响电解水制氢效率的关键。
对于电极的选择，具有最佳析氧催化活性的金属是铱和钌，然而铱和钌的昂贵性和稀缺性阻碍其商业推广，现在商业常用的电解水电极为纯镍网，但制氢效率却不尽人意，存在析氧效率低，电耗大的技术难题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种高效的镍基自组装析氧电极。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种高效的镍基自组装析氧电极，包括
电极本体，其呈长直条状，构成该析氧电极的主体结构；
绝缘手柄，其呈中部内凹弧形状，且设置在所述电极本体的上端；
连接导线，其一端与位于所述绝缘手柄内部的电极本体上端进行连接，另一端与电源端进行连接。
作为本发明再进一步的方案：所述电极本体的上端两侧开设有缠绕槽，且两侧的缠绕槽呈错位设置。
作为本发明再进一步的方案：所述绝缘手柄的底端一侧处设置有卡放条。
作为本发明再进一步的方案：所述电极本体由位于最内层的铜金属基材以及包裹在铜金属基材外侧的纳米结构层构成，且所述铜金属基材为铜箔或者泡沫铜，所述纳米结构层为铜金属基材先经过电氧化后生成氢氧化铜纳米线，再经过热还原后生成的氧化铜或者氧化亚铜。
作为本发明再进一步的方案：所述纳米结构层内经过电化学沉积或者水热的方法引入参杂元素粒子，且所述参杂元素粒子为铁、镍或钴，形成CuO@Fe/Ni/Co电极。
作为本发明再进一步的方案：所述参杂元素粒子的铁金属、镍金属和钴金属以固定的比例进行掺入。
本发明的有益效果是：
1、电极本体的上端两侧开设有缠绕槽，且两侧的缠绕槽呈错位设置，便于将连接导线通过缠绕与电极本体进行组装连接；
2、纳米结构层内经过电化学沉积或者水热的方法引入参杂元素粒子，且参杂元素粒子为铁、镍或钴，形成CuO@Fe/Ni/Co电极，铁镍钴等元素进入铜金属基材料之后，增大了电极材料的表面粗糙度，继而增大了比表面积，提高了电催化活性；
3、先通过氧化改变材料的纳米结构，增大基底材料的比表面积，然后元素掺杂同时存在的协同作用下提高电催化活性的功能，适宜工业放大生产。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明电极本体结构示意图；
图3为本发明电机本体剖面结构示意图。
图中：1、电极本体，2、绝缘手柄，3、连接导线，4、卡放条，5、缠绕槽，6、铜金属基材，7、纳米结构层和8、参杂元素粒子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1～3，一种高效的镍基自组装析氧电极，包括
电极本体1，其呈长直条状，构成该析氧电极的主体结构；
绝缘手柄2，其呈中部内凹弧形状，且设置在所述电极本体1的上端；
连接导线3，其一端与位于所述绝缘手柄2内部的电极本体1上端进行连接，另一端与电源端进行连接。
在本发明实施例中，所述电极本体1的上端两侧开设有缠绕槽5，且两侧的缠绕槽5呈错位设置，便于将连接导线3通过缠绕与电极本体1进行组装连接。
在本发明实施例中，所述绝缘手柄2的底端一侧处设置有卡放条4，可便于将该电极放置在水解槽的侧边进行卡放安置，进而便于进行电解水。
实施例二
请参阅图1～3，一种高效的镍基自组装析氧电极，包括
电极本体1，其呈长直条状，构成该析氧电极的主体结构；
绝缘手柄2，其呈中部内凹弧形状，且设置在所述电极本体1的上端；
连接导线3，其一端与位于所述绝缘手柄2内部的电极本体1上端进行连接，另一端与电源端进行连接。
在本发明实施例中，所述电极本体1由位于最内层的铜金属基材6以及包裹在铜金属基材6外侧的纳米结构层7构成，且所述铜金属基材6为铜箔或者泡沫铜，所述纳米结构层7为铜金属基材6先经过电氧化后生成氢氧化铜纳米线，再经过热还原后生成的氧化铜或者氧化亚铜。
在本发明实施例中，所述纳米结构层7内经过电化学沉积或者水热的方法引入参杂元素粒子8，且所述参杂元素粒子8为铁、镍或钴，形成CuO@Fe/Ni/Co电极，铁镍钴等元素进入铜金属基材料之后，增大了电极材料的表面粗糙度，继而增大了比表面积，提高了电催化活性。
在本发明实施例中，所述参杂元素粒子8的铁金属、镍金属和钴金属以固定的比例进行掺入。
工作原理：利用铜金属基底通过电化学氧化或者化学氧化，原位氧化成氢氧化铜基电极，然后热还原还原成氧化铜或者氧化亚铜，在经过电化学沉积或者水热的方法引入掺杂元素铁，镍或钴，最终形成CuO@Fe/Ni/Co电极，此电极可用于电解水双功能催化剂电极。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：包括
电极本体(1)，其呈长直条状，构成该析氧电极的主体结构；
绝缘手柄(2)，其呈中部内凹弧形状，且设置在所述电极本体(1)的上端；
连接导线(3)，其一端与位于所述绝缘手柄(2)内部的电极本体(1)上端进行连接，另一端与电源端进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：所述电极本体(1)的上端两侧开设有缠绕槽(5)，且两侧的缠绕槽(5)呈错位设置。
3.根据权利要求1所述的一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：所述绝缘手柄(2)的底端一侧处设置有卡放条(4)。
4.根据权利要求1所述的一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：所述电极本体(1)由位于最内层的铜金属基材(6)以及包裹在铜金属基材(6)外侧的纳米结构层(7)构成，且所述铜金属基材(6)为铜箔或者泡沫铜，所述纳米结构层(7)为铜金属基材(6)先经过电氧化后生成氢氧化铜纳米线，再经过热还原后生成的氧化铜或者氧化亚铜。
5.根据权利要求1所述的一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：所述纳米结构层(7)内经过电化学沉积或者水热的方法引入参杂元素粒子(8)，且所述参杂元素粒子(8)为铁、镍或钴，形成CuO@Fe/Ni/Co电极。
6.根据权利要求5所述的一种高效的镍基自组装析氧电极，其特征在于：所述参杂元素粒子(8)的铁金属、镍金属和钴金属以固定的比例进行掺入。
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