CN117795130A - 用于电解析出氢的电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极，特别涉及一种适合于在工业电解过程中作为氢析出阴极使用的电极及其制备方法。该电极包括提供有催化涂层的金属基材，所述催化涂层包括与基材直接接触的第一保护层，所述第一保护层包括金属或其氧化物形式的铂，以及施加于所述第一保护层顶部的第二层，所述第二层包括金属或其氧化物形式的铂、钯和选自稀土组的元素，其中所述第二层包括15‑40重量％的铂和10‑30重量％的钯和40‑75重量％的选自稀土组的元素，按金属计。

Description

用于电解析出氢的电极
技术领域
本发明涉及一种电极，特别涉及一种适合于用作工业电解过程中用于氢析出的阴极的电极及其制备方法。
背景技术
本发明的领域涉及用于电解过程制氢的电极的催化涂层的制备，该涂层被施加到金属基材。
多年来，氢对于能源生产的用途已得到极大的扩展，经济且有效的氢制取已成为一个基本的技术问题。
在越来越普遍的基于氢作为能量载体使用的经济愿景中，水电解与可再生能源的结合似乎对于可持续的制氢至关重要，与随之发生的二氧化碳排放量减少有关。
可再生能源(如太阳能和风能)以随时间变化性为特征，因此可再生能源供应的预测是困难的。事实上，预测确定的时间范围内的能源供应是具有挑战性的。所以，该供应很少与能源消费和使用的需求一致；因此，为了其有效使用，将这些可再生能源与储存系统结合是必要的。
氢被认为是合适的可储存能量载体。例如，在产生风能和太阳能的地点，未直接馈入电网的过剩电能可用于进行电解水制氢，可将其储存并保留以备后用。
水电解过程中，施加电流使水分解为其组分，氧和氢。该过程由两个半反应(semi-react ion)组成：发生于阳极的析氧反应和发生于阴极的析氢反应。实现这两个半反应的主要挑战是克服其缓慢的动力学。令人遗憾地，这些反应所表现出的动力学复杂性需要槽电压超出其热力学电位之外的过量(表示为“过电位”或“过电压”)以获得高的工艺效率。为了降低过电位，用于水电解的电极提供有催化涂层。
在大多数电解工艺中，生产所需产品的成本在很大程度上取决于施加到作为电极的基材的催化涂层中所用材料的成本和它们对所需反应的催化活性。在水电解中，诸如铑、铂和钌的贵金属对于析氢反应提供了低的过电位和优异的催化活性，尽管它们的稀缺性，加上因此产生的高昂成本，限制了它们经济地生成高纯度氢的大规模应用。因此，重要的是探索具有低的贵金属量和低成本的替代物。
此外，由于可再生能源的波动和间歇的表现，水电解系统不得不适应动态的运行，其实可能发生多次系统的启动和关闭的循环；此外，由于技术问题，经常发生电力供应中断。这导致对电极有害的极性反转，其寿命可能受到消极影响，并且可加速退化。
一般地，通过使用外部保护极化系统避免电流反向，但从全过程的成本控制与缩减的角度，倾向是完全避免使用具有对电极寿命的必然负面影响的外部极化系统。
在几种水电解过程之中，碱性溶液的电解制氢是最为熟知的方法之一，这确实在灵活性、可用性和制取高纯度氢方面具有优势。然而，为了得到广泛的使用，通过碱性溶液的电解制氢需要在降低能耗的工艺效率、安全性、耐用性、可靠性以及，最重要的是，安装和运行成本的降低方面予以改进。
就工艺效率而言，通过降低槽电压获得降低的能耗对市场竞争力是至关重要的。
通过使用带有适合于促进所需电化学过程的催化涂层的阳极和阴极，可以在很大程度上实现上述槽电压的降低。因为其引导氢和氧析出的反应路径趋向较低的活化能，所以这些催化涂层在改善用于水电解制氢过程的效率方面扮演着很重要的角色。
特别地，阴极涂层代表着实现该电压降低的重要要素。
多年来，活化电极的使用已变得广泛，其带有能够降低氢的阴极过电压的催化涂层；使用诸如镍、铜或钢本身的金属基材已取得良好成效，所述金属基材提供有基于铑、铂或钌的氧化物的催化涂层。
影响着使用以基于贵金属的催化涂层活化的电极的经济便利性的另一个重要因素，涉及电极在高电流密度下的工作寿命。
大多数基于贵金属的催化涂层往往因为电流反转而受到严重损害，所述电流反转可尤其发生于工业设备效率低下的情况下；阳极电流的流动及由此导致的电极电位提升至高值，可导致(例如钌的)不受控制的溶解。
通过向催化涂层的配制剂中加入来自稀土组的元素，使该问题得到部分地解决。在正常的设备运行条件下，具有这些涂层的阴极证明是有足够抵抗力的，然而，显示了非最佳的持续时间。
通过将由包括铂、铑和/或钯的不同相组成的催化涂层施加到金属基材，已得到抵抗电流反转能力的进一步改善。然而，这类涂层需要催化相中高负载量的铂和铑，因此造成相当高的生产成本。
国际专利申请WO 2008/043766 A2描述了一种适合于氯碱电解中氢析出的阴极，其由提供有涂层的镍基材组成，所述涂层包括含钯的保护区和物理意义上不同的催化活化区，其含有铂或钌，任选地混合有高氧化性的金属氧化物(如铬或镨的氧化物)。
欧洲专利申请EP 0298055 A1描述了一种用于电解氯化钠水溶液的阴极，该阴极包括具有镍表面的导电基体，并在其上提供了至少一种铂族组分和至少一种铈组分。
国际专利申请WO 2012/150307 A1描述了一种适合于电解过程中氢析出的阴极，其包括涂覆有外部催化层的金属基材，该催化层含有具有高度有序的金红石型结构的晶态氧化钌。催化外层可含有稀土(如镨)氧化物。该电极可能还包括铂基内部催化薄层，这为免受意外的电流反转事件提供了增强的保护。
国际专利申请WO 2014/082843 A1描述了一种在电解过程中用于氢析出的阴极，其包含金属基材、含铑的内催化层和含钌的外催化层。
欧洲专利申请EP 2537961 A1描述了一种用于电解碱金属卤化物水溶液的阴极，其包含镍基材，包括金属镍、镍的氧化物和碳原子的混合物层，以及包括铂族金属或铂族金属化合物的电极催化剂层。
在电解过程工业中，竞争力的主要驱动力是追求电压的降低。阴极涂层代表着实现该降低的一个重要要素，然而所有导致电压改善的变化经常在电流反转时导致涂层薄弱得多，所述电流反转可能在工业设备断电的情况下意外发生。
因此，对于工业电解过程，尤其对于阴极析出氢的电解过程，需要新的阴极组成，其特征为：高电流密度下优异的催化活性，在原材料方面总体成本低得多，持续时间和抵抗意外电流倒转(invers ion)能力比通常的工作情况更高。
本发明的目的为解决上文所描述的问题，涉及一种阴极，其特征在于：氢过电压低，即使没有外部极化系统，当电解被中断时具有优异的抗反复电流反转能力，兼有低廉的成本。本发明还涉及生产前述阴极的方法和含有这种阴极的电解器。
发明内容
本发明通过提供一种带有催化涂层的电极(特别是阴极)来解决上述问题，其在抵抗反转能力方面具有高强度，同时保持优异的槽电压。
本发明提供了一种电极，尤其是一种适合用作阴极用于产氢的电极，其包括金属基材，该基材上具有催化涂层，其中所述催化涂层至少包括与基材直接接触的第一保护层和施加于所述第一保护层顶部的第二层。
术语“直接接触”意指将第一保护层直接施加在基材的表面上，基材和第一保护层之间没有中间层。“施加于顶部”表示远离基材表面的方向，即第二层在第一保护层的与基材相反的那侧上。
承受大量电流倒转的电极所遭遇的问题之一是在电流倒转阶段期间，亦即当适合用作阴极的电极承受阳极电流时，金属基材的氧化。连续且反复的电流倒转引起基材与催化涂层之间氧化物的逐步生长，导致槽电压的逐步衰减。
发明人已发现与基材直接接触的第一保护层的存在，通过保护金属基材和防止或减缓所述金属基材的金属氧化物的形成，可以解决上述的问题。
在电解工艺过程中，特别地，氧化物的形成可导致催化涂层与支撑体的黏附不佳，从而势必引起催化涂层本身的快速退化。
所述第一保护层优选是薄的，具有0.05-0.3微米(μm)之间的厚度。
根据本发明，金属基材可以是任何适合作为用于电化学过程的电极支撑体使用的金属。尤其是，作为水电解工艺和氯碱电解所用的作为阴极的金属基材。在此情况下，最常用的金属基材可选自镍、镍合金、铜和钢。
在第一方面，本发明涉及权利要求1中所定义的用于电化学过程中气体析出的电极，即其包括提供有催化涂层的金属基材，所述催化涂层包括与基材直接接触的第一保护层和施加于所述第一保护层顶部的第二层，该第一保护层含有金属或其氧化物形式的铂，该第二层包括金属或其氧化物形式的铂、钯和选自稀土组的元素。
与基材直接接触的第一层保护层的存在具有显著改善电极对电流反转的容忍度的优点，令人惊讶地，这导致其数值非常接近用大量铑来活化的电极的特征值，铑比其他贵金属(如铂和钯)更耐用但价格昂贵得多。
与基材直接接触的第一保护层具有有限数量的铂，例如在0.5至2g/m2之间，所述铂为金属或氧化物的形式。
使用铂作为所述第一保护层的主要组分，可以防止或至少减缓所述氧化物直接在金属基材上的形成。
第二层中一种或多种属于稀土组的元素的存在，具有稳定贵金属基体的目的，使其对失控停机事件期间可发生于电解器内的电流反转的抵抗力更强。
第一保护层不需要此种稳定性，因此不需要任何稀土元素。按照根据本发明的电极的实施方案，催化涂层的第一保护层由铂组成。
按照根据本发明的电极的实施方案，催化涂层的第一保护层由铂和钯的混合物组成，其中按金属计钯至多为40重量％。
因此，催化涂层可由铂和钯的混合物组成，其中按金属计铂的化合物为100重量％至60重量％，按金属计钯为0％至40％。术语“组成”未排除以痕量存在的其他金属，但它们的总体浓度将会改变上述范围，即按金属计它们的总体浓度低于0.5重量％。
根据本发明，所述催化涂层的第二层包含15-40重量％的铂和10-30重量％的钯以及40-75重量％的选自稀土组的元素(按元素计)。
发明人意外地观察到，此种配制剂以大幅降低的贵金属比负载量赋予了比现有技术的配制剂高几倍的抵抗电流反转能力。
如上所述，在一个实施方案中，第一保护层包含基本100％的铂。发明人通过多项研究观察到，铂是对保护金属基材最有效的贵金属之一，就抵抗反转能力而言其可以获得意想不到的性能改进。
根据另一个实施方案，本发明涉及一种电极，其中选自稀土组的金属是镨、铈或镧。
在另一个实施方案中，所述催化涂层的所述第二层的组成按金属计包括20-30重量％的铂、15-25重量％的钯和50-65重量％的镨。
发明人进行的实验显示，镨提供了比属于稀土组的其他元素更佳的结果，但也可以用铈和/或镧成功地实践本发明。
在一个实施方案中，所述催化涂层的第一层具有的金属重量组成包含60-98％的铂和2-40％的钯，所述第二层具有的金属重量组成包含20-30％的铂、15-25％的钯和50-65％的镨。
发明人开展的实验显示，此组成对氢过电压提供改善，此外相较于一般观察到其他组成，其允许槽性能以较少的时间达到稳定状态。
应理解的是，催化涂层中出现的元素可以是金属形式或氧化物形式。
在一个实施方案中，催化涂层的贵金属总负载在2.5至7g/m2之间。因此，“贵金属总负载”是指第一保护层和第二层的合计贵金属负载。发明人发现，用重量表示的所述组成能够赋予高的催化活性，以及优异的抵抗电流反转能力。
在另一个实施方案中，催化涂层的铂总负载在2.5至6g/m2之间。发明人发现，在所指定的催化涂层的情况下，减少的铂负载对于赋予良好的抵抗电流反转能力是绰绰有余的，兼有在铑基催化涂层的现有技术中未发现的优异的催化活性。
由于铑的稀缺及因此产生的供应和成本问题，以上提供了显著的优势。
在根据本发明的电极的另一个实施方案中，优选的金属基材是镍或镍合金。
本发明的电极可用于多种电化学应用。由于其氢过电压值低，本发明的电极优选作为用于氢析出的阴极使用，尤其是作为用于碱性水电解的电解槽中的阴极。
在另一个方面，本发明涉及一种用于制备在电解槽中用于气态产物析出的电极的方法，例如用于在碱性盐水电解或水电解槽中的氢析出，其包括以下步骤：
(a)将含有所述第一保护层的组分的前体的第一溶液施加到金属基材；
(b)任选地，在30-100℃下进行干燥，持续时长在2至60分钟之间；
(c)通过在450-600℃下热处理，分解所述第一溶液；
(d)任选地，重复步骤a-c一次或多次，直至达到所需的负载；
(e)施加含有所述第二层的组分的前体的第二溶液；
(f)任选地，在30-100℃下进行干燥，持续时长在2至60分钟之间；
(g)通过在450-600℃下热处理，分解所述第二溶液；
(h)任选地，重复步骤e-g一次或多次，直至达到所需的负载。
在一个实施方案中，所述第一溶液含有铂的前体，所述第二溶液含有铂、钯和镨的前体。
在另一个实施方案中，所述第一溶液含有铂和钯的前体，所述第二溶液含有铂、钯和镨的前体。
根据上述方法的实施方案，所述方法包括在步骤(a)之前的初始处理步骤，其包括对所述金属基材以不少于15分钟的持续时长且在不低于450℃的温度下进行热处理。
上述的施加前体溶液可通过刷、喷、浸或其他已知技术进行。
所述第一溶液的前体可选自由金属的硝酸盐和亚硝基硝酸盐及其混合物组成的组。
发明人观察到，在所采用的制备条件下，使用规定的前体有利于形成紧密的保护层，在保护基材免于形成氧化物方面具有积极影响，对其持续时间和抵抗电流反向能力产生积极影响。
所述第二溶液的前体是选自由金属氯化物、硝酸盐、亚硝基硝酸盐及其混合物组成的组的化合物。
发明人观察到，在所采用的制备条件下，使用指定的前体有利于形成具有特别有序的晶格的催化剂，在活性、持续时间和抵抗电流反转能力方面具有积极影响。
在另一方面，本发明涉及一种用于电解过程的电解槽，其包括用离子交换膜片或隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室配置有根据如上所述的任何一种形式的电极。可将该电解槽作为用于电解水的电解槽使用。在此实施方案中，可将本发明的电极作为用于氢析出的阴极使用。
在另一方面，本发明涉及一种电解器，其包括模块化布置的电解槽，其中每个电解槽均为上文所定义的电解槽。该电解器可用于通过电解水制氢，其包括由离子交换膜片或隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室配置有根据如上所述的任何一种形式的电极。
本发明的电解槽也可用作电解碱性溶液的电解槽，其包括由隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室配置有根据如上所述的任何一种形式的电极，将其通过析出氢用作阴极。
在另一方面，本发明的电解器也可用作始于碱性溶液的制取氢和氧的电解器，该电解器包括模块化布置的电解槽，所述电解槽具有由离子交换膜片或隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室包括根据如上所述的任一种形式的电极，将其用作阴极。
在另一方面，本发明的电解槽可用作电解碱性氯化物溶液的电解槽，其包括由离子交换膜片或隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室配置有根据如上所述的任一种形式的电极，将其用作氢析出的阴极。
在另一方面，本发明的电解器涉及一种始于碱性盐水的用于制取氯和碱的电解器，其包括模块化布置的电解槽，所述电解槽具有由离子交换膜片或隔膜分隔的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室包括根据如上所述的任一种形式的电极，将其用作阴极。
包括下列实施例是为了说明本发明的特定的实施方案，其实用性已在所要求的数值范围内得到广泛验证。本领域的技术人员仍需明确的是，以下实施例中所描述的组成和技术代表发明人在本发明的实践中已发现的具有良好功能的组成和技术；然而，本领域的技术人员还将会理解，依照本说明，可以对所述的各个实施方案作出各种改变，在不偏离本发明范围的情况下仍然产生相同或类似的结果。
实施例1
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂的前体的溶液。
此外，制备含有铂、钯和镨的前体的第二溶液，其组成以重量百分比表示等于33％的Pt、17％的Pd和50％的Pr。
通过涂刷以3涂次将第一溶液施加到镍网。在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前对镍网进行空冷。
随后，通过涂刷以6涂次施加第二溶液。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前，对该网进行空冷。
重复该工序直至达到5.8g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为样品E1。
实施例2
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂和钯的前体的溶液，其组成按重量百分比表示等于94％的Pt和4％的Pd。
此外，制备含有铂、钯和镨的前体的第二溶液，其组成按重量百分比表示等于28％的Pt、16％的Pd和58％的Pr。
通过涂刷以2涂次将第一溶液施加到镍网。在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前，对镍网进行空冷。
随后，通过涂刷以4涂次施加第二溶液。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到5.6g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为样品E2。
实施例3
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂前体的溶液。
此外，制备含有铂、钯和镨的前体的第二溶液，其组成按重量百分比表示等于35％的Pt、22％的Pd和43％的Pr。
通过涂刷以2涂次将第一溶液施加到镍网。在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前对镍网进行空冷。
随后，通过涂刷以4涂次施加第二溶液。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到5.2g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为样品E3。
对比例1
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂、钯、镨和铑的前体的溶液，其组成按重量百分比表示等于26％的Pt、16％的Pd、50％的Pr和8％的Rh。
通过涂刷以6涂次将该溶液施加到镍网。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。
每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到4.7g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为CE1样品。
对比例2
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂、钯和镨的前体的第一溶液，其组成按重量百分比表示等于33％的Pt、22％的Pd和45％的Pr。
此外，制备含有铂、钯、镨的前体的第二溶液，其组成按重量百分比表示等于42％的Pt、25％的Pd和33％的Pr。
通过涂刷以4涂次将该第一溶液施加到镍网。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
随后，通过涂刷以4涂次施加该第二溶液。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到6.3g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为CE2样品。
对比例3
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂和铈的前体的溶液，其组成按重量百分比表示等于60％的Pt和40％的Ce。
通过涂刷以6涂次将第一溶液施加到镍网。在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到5.5g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为CE3样品。
对比例4
尺寸为100mm×100mm×0.89mm的镍网经过刚玉喷砂工序，根据本领域已知的步骤在HCl中进行酸洗。
制备含有铂前体的溶液。
此外，制备含有钌和镨的前体的第二溶液，其组成按重量百分比表示等于75％的Ru和25％的Pr。
通过单手涂刷将第一溶液施加到镍网。在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。在施加下一涂次之前，对该网进行空冷。
随后，通过涂刷以7涂次施加第二溶液。每一涂次后，在40-80℃下进行约10分钟的干燥，然后在500℃下热处理。每次施加下一涂次之前对该网进行空冷。
重复该工序直至达到9g/m2的贵金属总负载。
将由此得到的电极定为CE4样品。
在90℃温度下，在装有32％NaOH的实验室电解槽内，在氢析出下对上述实施例的样品进行功能测试，此外，一些样品随后在-1至+0.5V/NHE的电位范围内进行循环伏安测试。
表1报告了在电流密度为9kA/m2时测得的初始阴极电位(未校正欧姆下降值)；报告的数值表明，相较于本领域已知的催化涂层，具有根据本发明的催化涂层的电极具有可比较的或甚至改善的阴极过电压。
表1：
样品 mV vs NHE
E1 968
E2 972
E3 968
CE1 991
CE2 975
CE3 998
CE4 980
电极的抵抗电流倒转能力在表2中显示。
报告了一系列电流倒转后记录的阴极电位相对于初始阴极电位的差值，该差值在电流密度为9kA/m2时测量。报告的数值表明，具有根据本发明的催化涂层的电极具有优异的抵抗电流倒转能力。
表2：
样品 mv vs NHE
E1 157
E2 144
E3 166
CE2 213
CE3 214
CE4 205
先前的描述无意限制本发明，可以根据不同的实施方案使用本发明，不会因此偏离所附的权利要求唯一界定的目的及其范围。
本申请的说明书和权利要求中，术语“包括”和“含有”以及它们的变体，如“包含”和“包含有”，无意排除其他元素、组分或另外的工艺步骤的存在。
文中包括的对文件、记录、材料、装置、文章等的讨论，仅用于为本发明提供背景信息；然而，不应理解为在本申请所附的各项权利要求的优先权日之前，该内容或其中的一部分已构成有关本发明的领域中的一般知识。
INDUSTRIE DE NORA S.p.A.
Paolo Barattieri
全球知识产权经理。

Claims (10)

1.用于在电化学工艺中气体析出的电极，其包含提供有催化涂层的金属基材，所述催化涂层包含与基材直接接触的第一保护层，所述第一保护层包括金属或其氧化物形式的铂，以及施加于所述第一保护层顶部的第二层，所述第二层包含金属或其氧化物形式的铂、钯和选自稀土组的元素，其中所述第二层包含15-40重量％的铂和10-30重量％的钯以及40-75重量％的选自稀土组的元素，按金属计。
2.根据权利要求1的电极，其中所述第一保护层由铂或者铂和钯的混合物组成，其中按金属计钯至多为40重量％。
3.根据权利要求1或2任一项的电极，其中选自稀土组的元素为镨、铈或镧。
4.根据前述权利要求中任一项的电极，其中催化涂层的贵金属总负载量在2.5至7g/m2之间。
5.由前述权利要求中任一项所限定的电极的制备方法，其包括以下步骤：
(a)将含有所述第一保护层的组分的前体的第一溶液施加到金属基材；
(b)任选在30-100℃下进行干燥，持续时长在2至60分钟之间；
(c)通过在450-600℃下热处理，分解所述第一溶液；
(d)任选重复步骤a-c一次或多次，直到达到所需的负载量；
(e)施加含有所述第二层的组分的前体的第二溶液；
(f)任选在30-100℃下进行干燥，持续时长在2至60分钟之间；
(g)通过在450-600℃下热处理，分解所述第二溶液；
(h)任选重复步骤e-g一次或多次，直到达到所需的负载量。
6.根据权利要求5的方法，其中所述第一溶液含有铂的前体，所述第二溶液含有铂、钯和镨的前体。
7.用于电解过程的电解槽，包括由离子交换膜片或隔膜分隔开的阳极隔室和阴极隔室，其中阴极隔室配置有根据权利要求1至4中任一项所述的电极。
8.电解器，包括模块化排列的电解槽，其中每个电解槽根据权利要求7所述进行配置。
9.权利要求7所述的电解槽的用途，通过电解水用于制氢或者通过电解碱性盐水用于制取氯和碱。
10.权利要求9的电解器的用途，通过电解水用于制氢或者通过电解碱性盐水用于制取氯和碱。
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