ES2882196T3 - Electrodo de níquel, procedimiento para su fabricación y su uso - Google Patents

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Abstract

Electrodo de níquel, que comprende una malla de níquel eléctricamente conductora hecha de alambres de níquel o un metal de níquel expandido en forma de rejilla que comprende nervaduras, y una capa de níquel hecha de partículas de níquel nanoporosas, esféricas y mutuamente adherentes, que se aplica solo a los alambres de la malla de níquel o solo a las nervaduras del metal de níquel expandido, obtenible mediante un procedimiento, que comprende las siguientes etapas: a) provisión de partículas esféricas de hidróxido de níquel, b) reducción parcial de las partículas esféricas de hidróxido de níquel en una atmósfera reductora a temperaturas de 270-330 °C para obtener partículas esféricas de Ni/NiO parcialmente reducidas, c) producción de una pasta a partir de las partículas de Ni/NiO obtenidas, un aglutinante orgánico y/o inorgánico, un tensioactivo y, opcionalmente, otros adyuvantes, d) aplicación de la pasta como un recubrimiento sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido, y e) recocido de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto en una atmósfera reductora a temperaturas de 500-800 °C.

Description

DESCRIPCIÓN
Electrodo de níquel, procedimiento para su fabricación y su uso
Campo de invención
La invención se refiere a un electrodo de níquel con una capa de níquel de alta superficie de partículas de níquel nanoporosas esféricas, un procedimiento para la fabricación del electrodo de níquel y su uso, en particular como un electrodo para la electrólisis de agua.
Antecedentes técnicos y técnica anterior
En general, es difícil fabricar capas de partículas de níquel firmemente adheridas sobre superficies de níquel sin aplicar presión a temperaturas elevadas. Las capas formadas normalmente se desprenden del soporte de nuevo muy fácilmente. Un proceso de sinterización requeriría una alta presión de contacto a una temperatura elevada y, por lo tanto, es un proceso complejo y costoso. Los electrodos de níquel sinterizado se han utilizado para baterías de níquel-cadmio desde 1928 y requieren temperaturas de sinterización en el intervalo de 800-1000 °C (AK Shukla, B Hariprakash en SECONDARY BATTERIES - NICKEL SYSTEMS, Electrodes: Nickel. Página 407, Elsevier, 2009). El documento US 4.605.484 describe un electrodo para la generación de hidrógeno, que comprende un sustrato eléctricamente conductor con un recubrimiento de un componente de cromo y un óxido de al menos un metal hecho de níquel y cobalto, en el que el recubrimiento se produce mediante pulverización en masa fundida utilizando un proceso de pulverización por plasma complejo.
El documento EP 0 226 291 A1 describe un procedimiento para prolongar la vida útil de un electrodo para la generación de hidrógeno que comprende un sustrato eléctricamente conductor y un recubrimiento hecho de un óxido metálico, un componente metálico hecho de, por ejemplo, titanio o niobio que se añade al electrolito alcalino durante la generación de hidrógeno. El recubrimiento de óxido metálico sobre el electrodo se puede producir, por ejemplo, mediante pulverización por plasma o con llama.
El documento DE 2002298 describe un procedimiento para la fabricación de electrodos para electrólisis de agua técnica mediante la aplicación de una capa de níquel poroso a un sustrato metálico, en el que la capa de níquel poroso se oxida anódicamente en una solución acuosa de carbonatos alcalinos o hidrogenocarbonatos alcalinos y luego se reduce el producto de oxidación resultante a metal de níquel finamente dividido. La capa porosa de níquel se produce mediante la pulverización con llama o mediante la pulverización por arco eléctrico de metal de níquel sobre un sustrato metálico rugoso.
Varios electrodos de níquel están disponibles en el mercado. Por ejemplo, se conocen electrodos sinterizados de níquel con partículas de níquel en forma de varilla (véase la figura 1 de Morioka Y., Narukawa S., Itou T., Journal of Power Sources 100 (2001): 107-116), electrodos de espuma de níquel con una estructura de panal (véase la figura 2) o electrodos de fibra de níquel con fibras de níquel cilíndricas (véase la figura 3 de Ohms D., Kohlhase M., Benczur-Urmossy G., Schadlich G., Journal of Power Sources 105 (2002): 127-133).
Los electrodos de níquel disponibles en el mercado mencionados anteriormente sirven como electrodos para baterías y están optimizados para contener material activo.
El documento US 4.300.993 describe un procedimiento para la fabricación de electrodos de níquel con una superficie porosa para electrólisis alcalina, en el que se aplica una suspensión de polvo de níquel o un polvo que contiene aleación de níquel y aglutinante sobre un soporte de chapa de acero y se seca, con lo que el recubrimiento se sinteriza a temperatura elevada, y una aleación de níquel/zinc se deposita electrolíticamente sobre la capa sinterizada, y el zinc de la aleación de níquel/zinc se extrae por inmersión en solución cáustica con el fin de crear porosidad en el material depositado electrolíticamente. También se puede utilizar una malla de alambre de níquel o hierro como soporte metálico.
Los procesos habituales de recubrimiento de metal para mallas metálicas para la fabricación de electrodos a menudo conducen a un llenado o sellado no deseado de las aberturas de la malla, especialmente cuando los huecos para los cables son pequeños, lo que dificulta gravemente el transporte de gas. Por otro lado, es deseable conseguir la mayor superficie posible y un buen transporte de gas con electrodos de níquel para aumentar la productividad cuando se utilizan en hidrolizadores.
Objetivo de la invención
La invención se basa en el objetivo de proporcionar un electrodo de níquel, que evita los inconvenientes de la técnica anterior, que tiene una capa de níquel firmemente adherida sobre un portador de níquel eléctricamente conductor, que tiene buena estabilidad mecánica y tiene la mayor superficie posible. Además, el electrodo de níquel debe tener propiedades electroquímicas ventajosas, en particular en el caso de la electrólisis del agua, debe permitir una mayor generación de oxígeno e hidrógeno y un buen transporte de gas.
Además, debe proporcionarse un procedimiento simple y económico para producir el electrodo de níquel mencionado anteriormente.
Resumen de la invención
Los objetivos mencionados anteriormente se consiguen según la invención mediante un electrodo de níquel según la reivindicación 1, un procedimiento para la fabricación del electrodo de níquel según la reivindicación 10 y el uso del electrodo de níquel según la reivindicación 1.
Las realizaciones preferidas o particularmente convenientes del objeto de la solicitud se especifican en las reivindicaciones dependientes.
La invención se refiere, por tanto, a un electrodo de níquel, que comprende una malla de níquel eléctricamente conductora hecha de alambres de níquel o un metal de níquel expandido en forma de rejilla que comprende nervaduras, y una capa de níquel hecha de partículas de níquel nanoporosas, esféricas y mutuamente adherentes, que se aplica solo a los alambres de la malla de níquel o solo a las nervaduras del metal de níquel expandido, obtenible mediante un procedimiento, que comprende las siguientes etapas:
a) provisión de partículas esféricas de hidróxido de níquel,
b) reducción parcial de las partículas esféricas de hidróxido de níquel en una atmósfera reductora a temperaturas de 270-330 °C para obtener partículas esféricas de Ni/NiO parcialmente reducidas,
c) producción de una pasta a partir de las partículas de Ni/NiO obtenidas, un aglutinante orgánico y/o inorgánico, un tensioactivo y, opcionalmente, otros adyuvantes,
d) aplicación de la pasta como un recubrimiento sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido, y
e) recocido de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto en una atmósfera reductora a temperaturas de 500-800 °C.
La invención también se refiere a un procedimiento para la fabricación de dicho electrodo de níquel, que comprende las siguientes etapas:
a) provisión de partículas esféricas de hidróxido de níquel,
b) reducción parcial de las partículas esféricas de hidróxido de níquel en una atmósfera reductora a temperaturas de 270-330 °C para obtener partículas esféricas de Ni/NiO parcialmente reducidas,
c) producción de una pasta a partir de las partículas de Ni/NiO obtenidas, un aglutinante orgánico y/o inorgánico, un tensioactivo y, opcionalmente, otros adyuvantes,
d) aplicación de la pasta como un recubrimiento sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido, y
e) recocido de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto en una atmósfera reductora a temperaturas de 500-800 °C.
Finalmente, la invención también se refiere al uso del electrodo de níquel, en particular como electrodo para electrólisis de agua o reacciones electroquímicas adicionales en un medio alcalino.
Descripción detallada de la invención
El electrodo de níquel según la invención se caracteriza por una capa de níquel de partículas esféricas nanoporosas de níquel mutuamente adherentes, que tienen una superficie interna más grande que los electrodos de níquel disponibles en el mercado para baterías, tales como electrodos de espuma, sinterizados o de fibra.
Estas mallas de níquel superficialmente nanoestructuradas o metales de níquel expandido se pueden utilizar para la electrólisis del agua en medios alcalinos. Debido a la gran superficie, se pueden lograr mayores productividades que en los hidrolizadores convencionales. Sin embargo, este efecto también se puede utilizar para reducir el espacio de instalación mientras se mantiene la productividad de la electrólisis del agua.
Los términos "nanoporoso" o "nanoestructurado" se utilizan en el presente documento para indicar estructuras porosas con aberturas de poros que tienen un diámetro máximo de aproximadamente 500 nm, por ejemplo, un diámetro de 100-500 nm.
Los electrodos de níquel basados en mallas de níquel o metales de níquel expandido con una capa de níquel hecha de partículas esféricas y nanoporosas de níquel no se conocen en la práctica industrial hasta la fecha. Sorprendentemente, se ha demostrado que los electrodos de níquel según la invención se pueden utilizar ventajosamente, en particular, para la electrólisis de agua en un medio alcalino y son capaces de aumentar significativamente la generación de gas durante la producción de oxígeno y, en particular, la producción de hidrógeno. Este sorprendente efecto de intensificar la generación de gas se debe obviamente a la elevada superficie interna de las capas de níquel. Debido a la elevada superficie interna, la resistencia de contacto del electrodo con el medio circundante es muy baja, lo que significa que las densidades de corriente alcanzables, por ejemplo en la hidrólisis del agua, son mayores que en comparación con las superficies de níquel sin recubrimiento.
El procedimiento según la invención permite lograr capas de partículas de níquel firmemente adheridas sobre los alambres de níquel o sobre las nervaduras de los metales de níquel expandido mediante etapas de proceso simples tales como el recubrimiento sin presión a temperatura ambiente y el posterior recocido de las mallas de níquel o metales de níquel expandido recubiertos. Los electrodos de níquel fabricados de esta modo tienen una alta estabilidad mecánica, permaneciendo adheridas las capas de partículas esféricas de níquel incluso durante y después de la deformación mecánica de los soportes de níquel. En las pruebas de pelado se pueden demostrar fuerzas de sujeción de hasta 350 N, que se pueden aumentar aún más variando los parámetros del procedimiento. Además, los aglutinantes y tensioactivos utilizados no dejan depósitos de carbono molestos en la superficie de las capas de níquel, ya que pueden evaporarse sin dejar ningún residuo.
Los metales de níquel expandido en forma de rejilla que comprenden nervaduras utilizados según la invención también pueden denominarse malla de metal de níquel expandido. Suelen fabricarse mediante cortes escalonados sin pérdida de material mientras se deforma por tracción el metal al mismo tiempo. Las mallas del material en forma de rejilla hechas de paneles o cintas no están trenzadas ni soldadas. Las formas de malla habituales son mallas de diamante, mallas de nervadura larga, mallas hexagonales, mallas redondas y mallas cuadradas.
Las mallas de níquel utilizadas según la invención también pueden tener diferentes formas de malla. En el caso de las mallas de níquel hechas de alambre redondo, también es posible enrollar las mallas de níquel antes del recubrimiento.
El tamaño de malla de las estructuras de níquel en 3D utilizadas (mallas o metales expandidos) está, preferentemente, en el intervalo de 100-3000 |im, más preferentemente, en el intervalo de 100-1000 |im.
Las partículas de hidróxido de níquel esférico, empleadas según la invención están disponibles en el mercado como material de batería (por ejemplo, de la compañía Umicore, Bélgica y la compañía Tanaka, Japón) y tienen, preferentemente, un tamaño medio de partícula de 0,3 a 75 |im, más preferentemente 3-30 |im, de manera especialmente preferente 9-12 |im. Los más preferidos son aquellos con un tamaño medio de partícula de aproximadamente 10 |im.
La reducción parcial en la etapa b) del procedimiento según la invención se lleva a cabo a temperaturas de 270­ 330 °C, preferentemente 290-310 °C.
La reducción parcial se lleva a cabo adecuadamente durante un período de 3 a 5 horas en las condiciones mencionadas anteriormente.
Tanto la reducción parcial en la etapa b) como el recocido en la etapa e) del procedimiento según la invención tienen lugar en una atmósfera reductora, que comprende, por ejemplo, el 10-100%, preferentemente el 10-50% de hidrógeno, y opcionalmente un gas inerte tal como nitrógeno, si la atmósfera reductora no consiste en un 100 % de hidrógeno.
Los aglutinantes orgánicos adecuados para la fabricación de una pasta o suspensión con las partículas de Ni/NiO obtenidas por reducción parcial incluyen, particularmente, polímeros naturales y/o sintéticos o derivados de los mismos. Por ejemplo, son adecuadas resinas alquídicas, celulosa y sus derivados, resinas epoxi, poliacrilatos, como polimetilmetacrilato (PMMA) y ácido poliacrílico (PAA), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), polihexafluoropropileno (PHFP), poliimidas (PI) y sus derivados, poliuretanos ( PU) y sus derivados, politetrafluoroetileno (PTFE), politrifluoroetileno (PTrFE), alcohol polivinílico (PVA), difluoruro de polivinilideno (PVDF), siliconas, almidón y sus derivados, caucho de estireno-butadieno (SBR) y mezclas de los materiales mencionados anteriormente. Los aglutinantes orgánicos particularmente preferidos son alcoholes polivinílicos.
La cantidad de tensioactivo usada en la fabricación de la pasta o suspensión en la etapa c) es, preferentemente, el 0,1-20 % en peso, más preferentemente el 2-10 % en peso, basado en el peso total de la pasta o suspensión. El tensioactivo se selecciona adecuadamente del grupo que consiste en tensioactivos no iónicos, iónicos y anfóteros. En particular, los tensioactivos de las siguientes clases de sustancias pueden usarse como tensioactivos para la producción de la pasta o suspensión:
- Tensioactivos aniónicos, tales como carboxilatos de alquilo, sulfonatos de alquilbenceno, sulfonatos de alquilo secundarios, sulfatos de alcohol graso, sulfatos de éter alquílico, tauridas, sulfonatos de olefina/parafina, sulfosuccinatos y ésteres de ácido fosforoso o fosfónico y sus sales;
- Tensioactivos catiónicos, tales como, por ejemplo, compuestos de amonio cuaternario de las clases de sustancias alquiltrimetilamonio, dialquildimetilamonio, alquilbencilamonio y cloruros y bromuros de alquilamonio etoxilado;
- Tensioactivos no iónicos, tales como etoxilatos de alcohol, etoxilatos de alcohol oleil-cetílico, etoxilatos de nonilo/undecanol (C9/C11), etoxilatos de alcohol isodecílico (C10), etoxilatos de lauril miristilo (C12-C14), etoxilatos de isotridecilo (C13), etoxilatos de nonilfenol, etoxilatos de aceite de ricino y otros etoxilatos de alcohol; - Tensioactivos anfóteros, tales como, por ejemplo, betaínas y sultaínas de las clases de sustancias carboxiglicinatos, iminopropionatos, iminoglicinatos, amidopropilbetaínas de ácidos grasos y amidopropilhidroxisultaínas de ácidos grasos;
- Tensioactivos anfóteros no iónicos, tales como, por ejemplo, aductos de etoxilatos de alcoholes grasos-EO/PO, alquilpoliglucósidos, polisorbatos, dietanolamidas de ácidos grasos y óxidos de amina;
Los tensioactivos no iónicos que contienen, por ejemplo, una cadena de óxido de polietileno hidrófilo y un grupo hidrocarburo aromático que puede ser lipófilo o hidrófobo, tal como polietilenglicol terc-octilfeniléter, han demostrado ser particularmente adecuados.
La adición de tensioactivos a la pasta o suspensión durante el recubrimiento posterior de la pasta sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido evita, sorprendentemente, el cierre de las aberturas de la malla de níquel o el metal de níquel expandido, en los que la pasta o suspensión se contrae obviamente a lo largo de los alambres de la malla de níquel o a lo largo de las nervaduras de metal de níquel expandido.
Para la preparación de la suspensión o de la pasta, se pueden añadir opcionalmente otros adyuvantes habituales, tales como disolventes o dispersantes orgánicos o inorgánicos.
Los aglutinantes inorgánicos particularmente adecuados son sales de amonio o sales de hidrazina en medios acuosos.
El recocido final de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto tiene lugar a temperaturas en el intervalo de 500-800 °C, preferentemente de 600-700 °C. El tratamiento térmico final tiene lugar, típicamente, durante un período de 3 a 5 horas. El recocido final sirve para reducir completamente las partículas de Ni/NiO para obtener una capa de níquel formada por partículas esféricas y nanoporosas de níquel que se adhieren firmemente entre sí. Además, debe asegurarse que los aglutinantes, tensioactivos y, si es necesario, adyuvantes utilizados se eliminen por completo o se evaporen sin dejar ningún residuo.
La capa de níquel del electrodo de níquel según la invención tiene, preferentemente, un grosor en el intervalo de 1­ 1.000 |im, más preferentemente 10-900 |im, y de forma particularmente preferente 20-200 |im.
Las partículas de níquel nanoporosas esféricas tienen, preferentemente, un tamaño medio de partícula de 0,1-25 |im, más preferentemente 1-10 |im, incluso más preferentemente 2-6 |im, y de forma particularmente preferente 3-4 |im.
Según la invención, también es posible el dopaje de las capas de níquel a partir de partículas porosas de níquel. Las partículas se pueden dopar con iones extraños antes, durante o después del recocido.
Los electrodos de níquel según la invención se utilizan en particular como electrodos de trabajo en baterías, acumuladores, condensadores de doble capa simétricos y asimétricos, sensores, como portadores de catalizadores, como electrodos en síntesis electroquímicas o en dispositivos fotoeléctricos y fotocatalíticos, en particular para electrólisis de agua en un medio alcalino.
En particular, se incluyen aplicaciones en electrólisis, tales como electrólisis cloro-alcalina, catálisis, en recubrimientos fotovoltaicos así como en producción de hidrógeno fotovoltaico.
Debido a la nanoestructuración superficial, las mallas de níquel o los metales de níquel expandido utilizados según la invención muestran una superficie aumentada y permiten, de este modo, una transferencia más sencilla de carga y masa en la interfaz malla de níquel/electrolito o metal de níquel expandido/electrolito. La nanoestructuración de las mallas o los metales expandidos se logra aplicando partículas de níquel nanoestructuradas solo a los alambres de la malla de níquel o solo a las nervaduras del metal de níquel expandido. Es fundamental que solo los cables o las nervaduras están recubiertas con una capa de partículas de níquel para mantener libres las aberturas de la malla o del metal expandido.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una imagen de SEM (microscopía electrónica de barrido) de la superficie de un electrodo comercial de níquel sinterizado a 1000 aumentos. (de Morioka Y., Narukawa S., Itou T., Journal of Power Sources 100 (2001): 107-116);
La figura 2 muestra una imagen de SEM de la superficie de un electrodo comercial de espuma de níquel con una estructura en forma de panal, a 150 aumentos;
La figura 3 muestra una imagen de SEM de la superficie de un electrodo de fibra de níquel comercial a 500 aumentos (de Ohms D., Kohlhase M., Benczur-Urmossy G., Schadlich G., Journal of Power Sources 105 (2002): 127-133);
La figura 4 muestra una imagen general de microscopía óptica de la superficie de un electrodo de níquel según la invención, descrito en el siguiente ejemplo de fabricación, en forma de malla de níquel (distancia entre alambres 1,2 mm, grosor del alambre 150 |im) con un recubrimiento uniforme de partículas de níquel nanoestructuradas de aproximadamente 60 |im de grosor (tamaño de partícula de 3-4 |im) a 15 aumentos;
La figura 5 muestra una imagen en detalle de microscopía óptica de la superficie del electrodo de níquel según la invención mostrado en la figura 4, a 55 aumentos;
La figura 6 muestra una imagen general de microscopía óptica de la superficie de un electrodo de níquel descrito en el siguiente ejemplo comparativo, a 40 aumentos.
Realizaciones preferidas y ejemplo de realización así como ejemplo comparativo
Fabricación de un electrodo de níquel según la invención
50 g de partículas esféricas de p-Ni(OH)2 se reducen parcialmente en un horno de recocido a una temperatura de 300 °C durante 4 horas en una atmósfera del 50 % de hidrógeno en nitrógeno, manteniéndose el diámetro medio de partícula de aproximadamente 10 |im. Estas partículas esféricas de Ni/NiO, parcialmente reducidas, ya tienen una estructura interna nanoporosa.
Se preparan 10 g de las partículas esféricas de Ni/NiO, parcialmente reducidas, en una pasta con 6 ml de una solución acuosa de alcohol polivinílico al 7,5 % y Triton X-100 al 10 % (tensioactivo no iónico). Esta pasta se aplica a una malla de níquel por inmersión. La malla cuadrada de níquel utilizada tiene un diámetro de alambre de 150 |im y un tamaño de malla de 1200 |im. Debido a su tensión superficial reducida, la pasta se contrae en la superficie de los alambres de níquel y expone los agujeros de la malla de níquel.
Después de un recocido final en el horno de recocido a una temperatura de 620 °C en una atmósfera reductora del 50 % en volumen de hidrógeno en nitrógeno, se puede utilizar el electrodo formado. Las partículas esféricas de níquel que se aplicaron a la malla de níquel tienen un diámetro medio de 3,4 |im y tienen una estructura interna nanoporosa.
La tabla 1 a continuación resume los tamaños medios de partícula de las partículas de hidróxido de níquel, las partículas de Ni/NiO parcialmente reducidas y las partículas de níquel esféricas y porosas de la capa de níquel utilizadas.
Tabla 1
Figure imgf000006_0001
En la figura 4 se muestra una imagen general de microscopía óptica de la superficie del electrodo de níquel fabricado de esta manera y en la figura 5 se muestra una imagen en detalle de microscopía óptica de la superficie de este electrodo de níquel. Como puede verse en estas micrografías, las aberturas de malla de la malla de níquel se han mantenido libres y el recubrimiento de partículas nanoporosas de níquel solo se encuentra sobre los alambre de la malla de níquel.
Fabricación de un electrodo de níquel comparativo
Se fabricó un electrodo de níquel de forma análoga al ejemplo de fabricación según la invención descrito anteriormente, con la única excepción de que no se añadió ningún tensioactivo durante la preparación de la pasta. En la figura 6 se muestra una imagen general de microscopía óptica del electrodo fabricado de esta manera. A partir de esto puede verse que las aberturas de malla de la malla de níquel están más o menos completamente cerradas por el recubrimiento de partículas de níquel, lo que está asociado con una fuerte obstrucción para el transporte de gas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Electrodo de níquel, que comprende una malla de níquel eléctricamente conductora hecha de alambres de níquel o un metal de níquel expandido en forma de rejilla que comprende nervaduras, y una capa de níquel hecha de partículas de níquel nanoporosas, esféricas y mutuamente adherentes, que se aplica solo a los alambres de la malla de níquel o solo a las nervaduras del metal de níquel expandido, obtenible mediante un procedimiento, que comprende las siguientes etapas:
a) provisión de partículas esféricas de hidróxido de níquel,
b) reducción parcial de las partículas esféricas de hidróxido de níquel en una atmósfera reductora a temperaturas de 270-330 °C para obtener partículas esféricas de Ni/NiO parcialmente reducidas,
c) producción de una pasta a partir de las partículas de Ni/NiO obtenidas, un aglutinante orgánico y/o inorgánico, un tensioactivo y, opcionalmente, otros adyuvantes,
d) aplicación de la pasta como un recubrimiento sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido, y
e) recocido de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto en una atmósfera reductora a temperaturas de 500-800 °C.
2. Electrodo de níquel según la reivindicación 1, en el que las partículas esféricas de hidróxido de níquel proporcionadas en la etapa a) tienen un tamaño medio de partícula de 0,3-75 |im, preferentemente 3-30 |im, más preferentemente 9-12 |im, de forma particularmente preferente aproximadamente 10 |im.
3. Electrodo de níquel según reivindicación 1 y/o 2, en el que la reducción parcial en la etapa b) se realiza a temperaturas de 290-310 °C.
4. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que tanto la reducción parcial en la etapa b) como el recocido en la etapa e) se realizan en una atmósfera reductora que comprende el 10­ 100 % de hidrógeno y, opcionalmente, un gas inerte.
5. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa c), como aglutinantes orgánicos se utilizan polímeros naturales y/o sintéticos o sus derivados, y como aglutinantes inorgánicos se utilizan sales de amonio o sales de hidrazina.
6. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa c), la cantidad de tensioactivo es del 0,1 al 20 % en peso, con respecto al peso total de la pasta.
7. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa c), el tensioactivo utilizado para fabricar la pasta se selecciona del grupo que consiste en tensioactivos no iónicos, iónicos y anfóteros.
8. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de níquel del electrodo de níquel tiene un grosor en el intervalo de 1-1.000 |im, preferentemente 10-900 |im, más preferentemente 20-200 |im.
9. Electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas esféricas nanoporosas de níquel tienen un tamaño medio de partícula de 0,1-25 |im, preferentemente 1-10 |im, más preferentemente 2-6 |im, de forma particularmente preferente 3-4 |im.
10. Procedimiento para la fabricación de un electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende las siguientes etapas:
a) provisión de partículas esféricas de hidróxido de níquel,
b) reducción parcial de las partículas esféricas de hidróxido de níquel en una atmósfera reductora a temperaturas de 270-330 °C para obtener partículas esféricas de Ni/NiO parcialmente reducidas,
c) producción de una pasta a partir de las partículas de Ni/NiO obtenidas, un aglutinante orgánico y/o inorgánico, un tensioactivo y, opcionalmente, otros adyuvantes,
d) aplicación de la pasta como un recubrimiento sobre la malla de níquel eléctricamente conductora o el metal de níquel expandido, y
e) recocido de la malla de níquel o del metal de níquel expandido recubierto en una atmósfera reductora a temperaturas de 500-800 °C.
11. Uso del electrodo de níquel según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9 como electrodo de trabajo en baterías, acumuladores, condensadores de doble capa simétricos y asimétricos, sensores, como portador de catalizador, como electrodos en síntesis electroquímica o en dispositivos fotoeléctricos y fotocatalíticos, en particular para la electrólisis de agua en medio alcalino.
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