CN114197005B - 一种电解水制氢气体扩散阳极板及其电镀铂金方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解水制氢气体扩散阳极板及其电镀铂金方法，包括以下步骤，S1、选择原材料：选择电解槽内阴极原材料和阳极原材料；S2、微蚀刻：对电解槽内阴极原材料表面的氧化层和阳极原材料表面的氧化层去除；S3、第一次清洗：将阴极原材料和阳极原材料放置于超声波清理器内进行清洗；S4、第一次电化学处理：工作人员对原材料进行电化学处理；S5、第二次清理：工作人员对电化学处理后的原材料进行冲洗，本发明的整个制氢工艺包含选原材料、准备蚀刻液、化学准备、清洗检验，本发明有利用工人操作，制造时间周期短、降低项目投资；降低生产成本；减少工人操作强度，自动化程度高，电流效率高，电解效率高。

Description

一种电解水制氢气体扩散阳极板及其电镀铂金方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体为一种电解水制氢气体扩散阳极板及其电镀铂金方法。

背景技术

电解水制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出，根据电解槽隔膜材料的不同，通常将电解水制氢分为碱性水电解、质子交换膜水电解以及高温固体氧化物水电解，电解水制氢采取普通电解水，然而，这种制氢的方法存在以下缺陷：普通的电解水制氢时只能选用贵金属材料，设备投资大、电解效率低，普通电解水对阴、阳极电催化剂造成影响使得生产出的氢气纯度不稳定。

本发明技术方案主要是针对普通电解水产出的氢气纯度不稳定，电解水制氢气体扩散阳极电镀铂金技术能够保证生产出氢气的纯度，电解性能较好的铂金电极技术能有效地降低制氢成本，推动其商业化进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解水制氢气体扩散阳极板及其电镀铂金方法，以解决上述背景技术中提出的普通的电解水制氢时只能选用贵金属材料，设备投资大、电解效率低，普通电解水对阴、阳极电催化剂造成影响使得生产出的氢气纯度不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电解水制氢气体扩散阳极板，包括阳极板本体，所述阳极板本体包括若干个横向加强筋、若干个纵向加强筋和阳极壳，所述阳极壳的内部固定安装有若干个纵向加强筋，所述阳极壳上固定安装有若干个位于纵向加强筋一侧的横向加强筋，若干个所述横向加强筋均包括支撑壳、两个安装杆、四个连接件、两个连接板、两个第一安装座和支撑柱，所述支撑壳的内部固定安装有支撑柱，所述支撑壳内壁的两侧均固定安装有安装杆，两个所述安装杆相对的一侧均固定安装有连接板，两个所述连接板相对一侧的两端均固定安装有第一安装座，四个所述第一安装座的内部均转动连接有连接件，通过安装横向加强镜和纵向加强筋，提高阳极板本体的抗压程度，避免阳极板本体受外力影响发生形变。

所述支撑壳上滑动连接有四个位于支撑柱两侧的第二安装座，四个所述连接件远离第一安装座的一端分别与四个第二安装座的内部转动连接，两个所述连接板与支撑柱之间均固定安装有复位弹簧，当连接板靠近支撑柱时，连接板挤压复位弹簧，复位弹簧具有弹性，复位弹簧发生弹性形变对挤压力进行缓冲，使得连接板复位。

所述连接件均包括两个限位壳、角度杆和连接弹簧，两个所述限位壳的内部均固定安装有连接弹簧，两个连接弹簧之间固定安有角度杆，当连接件的角度发生偏转时，角度杆挤压与之连接的连接弹簧，连接弹簧具有弹性，连接弹簧发生弹性形变对挤压力进行缓冲，使得连接件复位。

位于连接件上的两个限位壳分别与相邻的第一安装座和相邻的第二安装座转动连接，连接件通过限位壳分别与第一安装座和第二安装座连接。

所述阳极壳的表面开设有若干个导流槽，通过开设导流槽便于阳极壳表面的水分定向排出。

一种电解水制氢气体扩散阳极板的电镀铂金方法，包括以下步骤：

S1、选择原材料：选择电解槽内阴极原材料和阳极原材料；

S2、微蚀刻：对电解槽内阴极原材料表面的氧化层和阳极原材料表面的氧化层去除；

S3、第一次清洗：将阴极原材料和阳极原材料放置于超声波清理器内进行清洗；

S4、第一次电化学处理：工作人员对原材料进行电化学处理；

S5、第二次清理：工作人员对电化学处理后的原材料进行冲洗；

S6、真空静置：在原料表面上沉积薄覆层；

S7、第二次电化学处理：工作人员对覆层后的原材料进行电化学处理；

S8、第三次水洗：工作人员将电化学处理后的覆层原材料放置在超声波清理器进行冲洗；

S9、第四次水洗：工作人员对清洗后的原材料再次进行清洗；

S10、产品检验：工作人员对制作出的电极原料进行电解检验。

优选的，所述步骤1中的阳极原材料为钛纤维，钛阳极工作寿命长，可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，提高产生氢气的纯度，可提高电流密度，钛阳极重量轻，可减轻劳动强度。

优选的，所述步骤2中的表面氧化层去除，是通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液进行氧化层去除，氧化层去除后，阳极原材料的活性提高。

优选的，所述步骤3中的超声波清理器内注入高纯水对原材料进行清理，高纯水的注入避免原料在清洗过程中发生电解。

优选的，所述步骤4中的电化学处理和所述步骤7中的电化学处理均为电沉积法，避免电化学处理时有二次污染。

优选的，所述步骤6中的沉积薄覆层为铂金，铂原子最大化地处于催化剂的表面。

优选的，所述步骤7中的电化学处理对沉积的铂金进行电化学处理，第二次电化学处理主要对铂金进行处理。

优选的，所述步骤4中的电化学处理和所述步骤7中的电化学处理可以处理低浓度金属离子废水，同时回收金属，且无二次污染，电化学处理可以使得自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。

优选的，所述步骤8中的冲洗主要对沉积的铂金表面杂质进行冲洗，第三次水洗避免铂金表面有杂质残留，影响阳极的电解效率。

优选的，所述步骤9中清洗水的电解率为0.1-1.0us/cm，多次清洗充分的对电极上的杂质进行清理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、整个制氢工艺包含选原材料、准备蚀刻液、化学准备、清洗检验，本发明有利用工人操作，制造时间周期短、降低项目投资；降低生产成本；减少工人操作强度，自动化程度高，电流效率高，电解效率高；

2、多次进行清洗和电化学处理，整个流程没有二次污染，多次清洗分别对原材料和铂金薄层上的杂质进行清理，电化学处理时便于工作人员回收低浓度金属，降低成本，电解槽内电解效率高，保证生产出氢气的纯度。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的横向加强筋的剖视图；

图4为本发明的连接件的剖视图；

图5为本发明的流程图。

图中：1、阳极板本体；2、导流槽；3、横向加强筋；31、支撑壳；32、安装杆；33、连接件；331、限位壳；332、角度杆；333、连接弹簧；34、第二安装座；35、复位弹簧；36、连接板；37、第一安装座；38、支撑柱；4、纵向加强筋；5、阳极壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

请参阅图1-5，本发明提供了一种电解水制氢气体扩散阳极板，包括阳极板本体1，阳极板本体1包括若干个横向加强筋3、若干个纵向加强筋4和阳极壳5，阳极壳5的内部固定安装有若干个纵向加强筋4，阳极壳5上固定安装有若干个位于纵向加强筋4一侧的横向加强筋3，若干个横向加强筋3均包括支撑壳31、两个安装杆32、四个连接件33、两个连接板36、两个第一安装座37和支撑柱38，支撑壳31的内部固定安装有支撑柱38，支撑壳31内壁的两侧均固定安装有安装杆32，两个安装杆32相对的一侧均固定安装有连接板36，两个连接板36相对一侧的两端均固定安装有第一安装座37，四个第一安装座37的内部均转动连接有连接件33，通过安装横向加强镜3和纵向加强筋4，提高阳极板本体1的抗压程度，避免阳极板本体1受外力影响发生形变。

支撑壳31上滑动连接有四个位于支撑柱38两侧的第二安装座34，四个连接件33远离第一安装座37的一端分别与四个第二安装座34的内部转动连接，两个连接板36与支撑柱38之间均固定安装有复位弹簧35，当连接板36靠近支撑柱38时，连接板36挤压复位弹簧35，复位弹簧35具有弹性，复位弹簧35发生弹性形变对挤压力进行缓冲，使得连接板36复位。

连接件33均包括两个限位壳331、角度杆332和连接弹簧333，两个限位壳331的内部均固定安装有连接弹簧333，两个连接弹簧333之间固定安有角度杆332，当连接件33的角度发生偏转时，角度杆332挤压与之连接的连接弹簧333，连接弹簧333具有弹性，连接弹簧333发生弹性形变对挤压力进行缓冲，使得连接件33复位。

位于连接件33上的两个限位壳331分别与相邻的第一安装座37和相邻的第二安装座34转动连接，连接件33通过限位壳331分别与第一安装座37和第二安装座34连接。

阳极壳5的表面开设有若干个导流槽2，通过开设导流槽2便于阳极壳5表面的水分定向排出。

一种电解水制氢气体扩散阳极板的电镀铂金方法，包括以下步骤：

S1、选择原材料：选择电解槽内阴极原材料和阳极原材料；

S2、微蚀刻：对电解槽内阴极原材料表面的氧化层和阳极原材料表面的氧化层去除；

S3、第一次清洗：将阴极原材料和阳极原材料放置于超声波清理器内进行清洗；

S4、第一次电化学处理：工作人员对原材料进行电化学处理；

S5、第二次清理：工作人员对电化学处理后的原材料进行冲洗；

S6、真空静置：在原料表面上沉积薄覆层；

S7、第二次电化学处理：工作人员对覆层后的原材料进行电化学处理；

S8、第三次水洗：工作人员将电化学处理后的覆层原材料放置在超声波清理器进行冲洗；

S9、第四次水洗：工作人员对清洗后的原材料再次进行清洗；

S10、产品检验：工作人员对制作出的电极原料进行电解检验。

所述步骤1中的阳极原材料为钛纤维，钛阳极工作寿命长，可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，提高产生氢气的纯度，可提高电流密度，钛阳极重量轻，可减轻劳动强度。

所述步骤2中的表面氧化层去除，是通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液进行氧化层去除，氧化层去除后，阳极原材料的活性提高。

所述步骤3中的超声波清理器内注入高纯水对原材料进行清理，高纯水的注入避免原料在清洗过程中发生电解。

所述步骤4中的电化学处理和所述步骤7中的电化学处理均为电沉积法，避免电化学处理时有二次污染。

所述步骤6中的沉积薄覆层为铂金，铂原子最大化地处于催化剂的表面。

所述步骤7中的电化学处理对沉积的铂金进行电化学处理，第二次电化学处理主要对铂金进行处理。

所述步骤4中的电化学处理和所述步骤7中的电化学处理可以处理低浓度金属离子废水，同时回收金属，且无二次污染，电化学处理可以使得自由态或结合态的溶解性金属在阴极析出。

所述步骤8中的冲洗主要对沉积的铂金表面杂质进行冲洗，第三次水洗避免铂金表面有杂质残留，影响阳极的电解效率。

所述步骤9中清洗水的电解率为0.1-1.0us/cm，多次清洗充分的对电极上的杂质进行清理。

本发明中，工作人员选择钛纤维为阳极原材料，钛阳极工作寿命长，可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，提高产生氢气的纯度，可提高电流密度，钛阳极重量轻，可减轻劳动强度，工作人员通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液对阳极原材料进行氧化层去除，氧化层去除后，阳极原材料的活性提高，将阴极原材料和阳极原材料放置于超声波清理器内并注入高纯水对原材料进行清理，高纯水的注入避免原料在清洗过程中发生电解，工作人员使用电沉积法对原材料进行处理，工作人员在阳极原材料表面沉积上铂金薄层，铂原子最大化地与催化剂接触，工作人员对沉积的铂金进行电化学处理，同时回收金属，且无二次污染，工作人员将电化学处理后的覆层原材料放置在超声波清理器进行冲洗，避免铂金表面有杂质残留，影响阳极的电解效率，多次清洗充分的对电极上的杂质进行清理，工作人员对制作出的电极原料进行电解检验。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电解水制氢气体扩散阳极板，包括阳极板本体（1），其特征在于，所述阳极板本体（1）包括若干个横向加强筋（3）、若干个纵向加强筋（4）和阳极壳（5），所述阳极壳（5）的内部固定安装有若干个纵向加强筋（4），所述阳极壳（5）上固定安装有若干个位于纵向加强筋（4）一侧的横向加强筋（3），若干个所述横向加强筋（3）均包括支撑壳（31）、两个安装杆（32）、四个连接件（33）、两个连接板（36）、两个第一安装座（37）和支撑柱（38），所述支撑壳（31）的内部固定安装有支撑柱（38），所述支撑壳（31）内壁的两侧均固定安装有安装杆（32），两个所述安装杆（32）相对的一侧均固定安装有连接板（36），两个所述连接板（36）相对一侧的两端均固定安装有第一安装座（37），四个所述第一安装座（37）的内部均转动连接有连接件（33）；

所述连接件（33）均包括两个限位壳（331）、角度杆（332）和连接弹簧（333），两个所述限位壳（331）的内部均固定安装有连接弹簧（333），两个连接弹簧（333）之间固定安有角度杆（332）。

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢气体扩散阳极板，其特征在于：所述支撑壳（31）上滑动连接有四个位于支撑柱（38）两侧的第二安装座（34），四个所述连接件（33）远离第一安装座（37）的一端分别与四个第二安装座（34）的内部转动连接，两个所述连接板（36）与支撑柱（38）之间均固定安装有复位弹簧（35）。

3.根据权利要求1所述的一种电解水制氢气体扩散阳极板，其特征在于：位于连接件（33）上的两个限位壳（331）分别与相邻的第一安装座（37）和相邻的第二安装座（34）转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种电解水制氢气体扩散阳极板，其特征在于：所述阳极壳（5）的表面开设有若干个导流槽（2）。