TW202206653A - 處理金屬基材用以製備電極之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係為一種用以處理金屬基材表面之方法，該金屬基材在電化學製程中適合作為電極支撐使用，該方法包括以下步驟：
(a)將該金屬基材及至少一相對電極浸入一電解質中，該電解質係選自鹽酸，硝酸，硼酸或硫酸，重量濃度在10至40%之間；
(b)在該金屬基材上施加在0.1至30安培/平方公寸間之陽極電流密度，施加時間在0.5至120分鐘之間。
而且，本發明係為一種在電化學製程釋放氣體所用之電極，係由對應方式處理過之基材所得到。

Description

處理金屬基材用以製備電極之方法
本發明相關用以製備金屬基材的方法，使該金屬基材在工業電化學應用中適合作為電極支撐使用，及相關使用藉此得到的金屬基材製備的電極。該方法允許得到具有受控粗糙度表面特徵的金屬基材。
通常，電化學製程涉及不同氣體的釋放，這些氣體使通常沈積在金屬基材上的催化塗層經受連續的化學-物理應力。因此，在得到具有工業上可接受使用壽命的電極方面，此塗層對金屬基材的黏著力發揮根本作用。
熟諳本領域的技術人員已知催化層對金屬基材的黏著力與金屬基材本身的表面粗糙度輪廓密切相關，粗糙度確保合適錨固基底以用於催化塗層。
在專利文獻中揭露數種適合賦予金屬基材粗糙度的表面處理類型。例如，一種方法在於乾式噴砂處理，其中藉由帶有沙子或砂礫的高壓空氣衝擊射流對金屬基材的表面進行噴砂處理，或者在於濕式噴砂處理，其中藉由帶有沙子或沙礫的高壓水刀對金屬基材的表面進行噴砂處理。
然而，這些處理在金屬結構上產生大量的殘餘壓應力。當使用薄網或薄板時，例如厚度小於1公釐，上述殘餘應力可能使金屬基材上產生變形，因而導致平面性損失。因此，乾式或濕式噴砂處理只能應用在較厚的金屬基材上。
另外，這些機械衝擊處理即使應用在厚的金屬基材上亦顯示缺點。實際上，噴砂的動作會導致金屬基材的硬度顯著提高，這將在施以催化塗層及後續熱處理過程中導致裂紋產生。
現有技術中的這些方法有另一個缺點，由於控制粗糙度的複雜性(因粗糙度取決於數個處理參數的組合，例如砂子或砂礫粒度測 定法，空氣壓力或水壓力，噴嘴大小，以及射流相對於表面的角度)，因此得到的粗糙度輪廓的均勻性差。此外，一旦完成這類型的表面處理，沙子或沙礫的殘留物可能會污染金屬基材，這些殘留物會對催化塗層的黏著力產生負面影響。
此外，此方法尚有所使用沙子或砂礫需要經常更換的缺點，這是由於處理過程中粒徑改變及減少，磨耗效率隨之降低。最後，受到處理過的金屬基材所磨耗的微粒污染的沙子或砂礫，處置過程複雜且昂貴。
本領域已知的其他表面處理包括將利用砂子或砂礫的噴砂處理與酸性溶液中的化學蝕刻結合，或與熱處理結合之後在酸性溶液中進行化學蝕刻並藉由熔融金屬或陶瓷氧化物進行噴塗，藉此有利於粗糙層的生長。然而，這些技術中的每一種都有缺點，主要與難以將均勻的粗糙度輪廓賦予整個處理過的表面有關。
從其他的努力領域已知使用電化學製程的表面處理方法。例如，中國專利申請號CN 110760862 A揭露高密度PCB電路板所用極薄銅箔的表面處理，其中在複雜的多步驟過程中運用在高電流密度下以低濃度硫酸進行電化學處理。中國專利申請號CN 106521587 A涉及不銹鋼條的表面製備，該不銹鋼條是在核電廠中作為保持燃料棒的結構組件使用，該表面製備是使用濃硫酸的電化學處理。這些中國專利申請案中使用的基材並不適合作為工業電化學應用中的電極基材使用。
因此，希望提供一種在工業電化學應用中適用於電極的金屬基材的處理方法，該方法同時克服由於以下原因造成的缺點：處理過的表面清潔不足，其導致負面地影響催化塗層的黏著力，及在單個金屬基材的整個表面上及在一批工業產品的不同樣品上難以得到均勻，可再現的粗糙度輪廓，以及處理用過的沙子或砂礫的昂貴成本。
在電化學製程工業中，競爭力與各種因素有關，一個主要因素是能耗的降低，直接與總體製程的電流電壓有關。
可藉由使用具有催化塗層的陽極及陰極來達成該電流電壓的降低，該催化塗層適用於促進所需的電化學製程，例如釋放氫，氯或 或氧。因此，本發明尤其涉及一種用以處理電極金屬基材所用金屬網或金屬片的方法，該電極待安裝作為電化學電池中的陽極或陰極，其中將電能消耗減到最小是最重要的。
在根據本發明的方法中，金屬基材可以是電化學製程中適合作為電極支撐的任何金屬，特別地，作為在氯鹼電解及水電解製程中待使用於陰極的金屬基材。在這種情況下，最常使用的金屬基材可係選自鎳，鎳合金，銅及鋼。
當作為電極使用時，通常在金屬基材上塗覆催化塗層。金屬基材的催化塗層對感興趣的反應具有電化學活性的目的，並且例如可包含貴金屬，其合金或其氧化物。最常使用的貴金屬係可選自釕，鉑，鈀，銠，或其合金。
除了所主張的貴金屬之外，不背離本發明的範圍，催化塗層尚可包括屬於稀土族的金屬或其氧化物。最常用屬於稀土族的金屬係可選自鐠，鈰及鑭。
將該催化塗層塗覆到金屬基材上係可藉由本領域已知的方法，其尤其包括溶液(含有該等金屬的合適前體)的電流方法或熱分解方法，包括在300℃至600℃範圍內進行的數個步驟。用於催化層沈積的各個步驟，熱處理的典型持續時間在數分鐘至數十分鐘的範圍內，具有一可選的最終熱處理。
這些類型的電極的性能尤其取決於催化塗層對金屬基材的黏著力，其可由該金屬基材的一系列表面特性的函數來表示，尤其可由清潔度及表面粗糙度的函數來表示。
可利用本領域已知的任何處理來得到該金屬基材的清潔以得到乾淨的金屬基材，尤其包括使用特定的溶劑或機械清潔處理。
取決於表面的粗糙度輪廓的粗糙度是影響催化塗層對金屬基材的黏著力的其中一個參數，是由數值參數Ra表示，數值參數Ra定義為粗糙度輪廓相對於其平均線的絕對偏差的平均值(以微公尺(μm)為單位)。
在一實施例中，本發明涉及一種表面處理方法以用於電化學應用所用電極的金屬基材的至少一表面，該方法包括在電極化存在下 以受控的電流密度進行酸蝕刻。電流密度是施加到一表面的電流量，以安培/平方公寸表示。
此一製造過程的優點是可輕易地應用於可能厚度極小的數種幾何形狀的基材如實心，穿孔，拉伸或編織的片材及/或網狀物，不會根據各種幾何形狀及大小而導致表面處理過程有實質改變，如在噴砂處理的情況中會發生的。
根據一實施例，表面處理包括一種對厚度小於1.2公釐的金屬基材進行表面粗糙化的方法。該方法包括步驟(a)將必須具備有表面粗糙化的該金屬基材在作為相對電極的至少另一導電元件附近浸入酸溶液中。在藉此形成的電化學系統中，該酸溶液作為電解質。在本方法的下一個步驟(b)，在該金屬基材與至少一相對電極之間施加電勢差，以便將一陽極電流密度施加到該金屬基材上，用以在該金屬基材的表面上得到所要的粗糙度。該金屬基材可包括鎳，銅，鎳金屬合金。根據各種實施例，金屬基材可以是能實現其目的的任何形式，並且可以是網的形式，例如膨脹金屬網或編織金屬網，或者是片材形式，例如沖孔金屬片或膨脹金屬片，具有小於1.2公釐的厚度。
在一實施例中，金屬基材的厚度是0.5公釐或更小。
在某些實施例中，金屬基材的厚度在0.01至1.2公釐的範圍內，較佳在0.02至1公釐的範圍內。在某些實施例中，金屬基材的厚度在0.05至0.5公釐的範圍內。
在一實施例中，該酸溶液作為其中浸入金屬基材的電解液是選自無機酸組成的群，包括有鹽酸，硝酸，硫酸及硼酸，重量百分比濃度在10至40%之間，較佳在15至30%之間。在某些實施例中，電解質包括濃度在10至40%之間的鹽酸，較佳在15至30%之間。
因此，用於適合電化學製程作為電極支撐使用的金屬基材，根據本發明的表面處理方法包括以下步驟：
(a)將該金屬基材及至少一相對電極浸入一電解質中，該電解質是選自鹽酸，硝酸，硼酸或硫酸，重量濃度在10至40%之間；
(b)在該金屬基材上施加在0.1至30安培/平方公寸的陽極電流密度，施加時間在0.5至120分鐘之間。
較佳地，僅進行一次步驟(a)及(b)，不插進任何中間步驟如固化步驟。
在某些實施例中，除了水中的典型殘留量之外，電解質不包括任何額外的金屬或金屬鹽如銅離子或氯化銅，並且在任何情況下重量濃度只低於1%。
在一實施例中，該至少一相對電極可以是適合實現其目的的任何形式；該至少一相對電極的選擇，數量，距離及所定大小取決於各種因素，例如要提供給該金屬基材的粗糙度或該金屬基材的大小及厚度。
熟諳本領域的技術人員將能根據要賦予該金屬基材的粗糙化程度來確定該至少一相對電極的特徵，以及該至少一相對電極與該金屬基材的最適距離。
可有利地依此一方式定出該至少一相對電極的大小及位置，以便能在該金屬基材的同一表面上得到不同的粗糙化程度。
可有利地依此一方式定出該至少一相對電極的大小及位置，以便能在該金屬基材的兩個表面上提供不同的粗糙化程度。
可有利地依此一方式定出該至少一相對電極的大小及位置，以便能對該金屬基材的單面提供一粗糙化程度。
令人驚訝地觀察到，對該電流密度的適當調節允許操作充分利用本發明的優點，例如在該金屬基材的厚度等於或小於0.1公釐的情況下，產生均勻的粗糙度輪廓足以確保催化塗層的最佳錨固。
在所描述的實施例中，將金屬基材及至少一相對電極耦合到一電源。該電源是配置用以施加一陽極電流密度到該金屬基材上以粗糙化其表面，陽極電流密度是在0.1至30安培/平方公寸之間。在一實施例中，陽極電流密度是在5至10安培/平方公寸的範圍內。
電流密度，其施加時間及電解質的溫度是參數，可將此等參數改變以得到所要的粗糙化程度。
發明人已驚訝地觀察到，可將該陽極電流密度施加等於或少於120分鐘的時間，容許得到小於10%的典型失重，對應到厚度等於或小於1.2公釐的金屬網的表面粗糙化。在一實施例中，該陽極電流密度 的施加時間等於或少於60分鐘，較佳等於或少於30分鐘。在一實施例中，該陽極電流密度的施加時間在2至10分鐘之間，例如可將在5至10安培/平方公寸範圍內的陽極電流密度施加一時間在2至10分鐘之間。
當待粗糙化的金屬基材是薄的金屬表面，例如厚度是0.5公釐或更小時，此結果特別重要。如熟諳本領域的技術人員所知，由於加壓噴砂的能量可能導致金屬基材的嚴重變形，其在與催化塗層的塗覆相關連的熱處理情況下也會增加，因此這種類型的金屬基材無法為確保催化層的最佳黏著力所需而藉由噴砂法來進行表面處理。
當在金屬基材與至少一相對電極之間施加電壓時，電流藉由電解質在金屬基材與至少一相對電極之間流動。將電解質的正離子及負離子分離並吸引到金屬基材及具有與離子相反極性的至少一相對電極上。在此描述的電化學系統中，將正離子吸引到作為陰極的至少一相對電極上，並將負離子吸引到作為陽極的金屬基材上，使金屬基材隨著其表面發生腐蝕而氧化。結果，在金屬基材的表面上形成均勻的粗糙層。該過程需要數分鐘的時間才能使失重與表面粗糙化相對應。由於材料從金屬基材的表面去除，因此通常使用失重作為表面粗糙化的指數，失重以相對於初始重量值的百分比表示。
在一實施例中，施加的陽極電流密度在5至10安培/平方公寸之間；在這些值之間的陽極電流密度的優勢在於，允許在數分鐘的有限時間內(無論如何少於10分鐘)得到一典型失重(在3至6%之間)，對應到厚度小於1公釐的金屬網的表面粗糙化。由於類似表面處理的高速度，可開發快速且連續的製程，以便能導致生產過程的較高效率。
在另一實施例中，本發明涉及一種用於工業電化學應用的電極，包括有一金屬基材及一催化塗層，該金屬基材是金屬網或金屬片，具有根據上述方法在存在極化的情況下藉由酸蝕刻處理所提供的可控粗糙度輪廓，並具有一催化塗層，包括有一或多種貴金屬，其合金或其氧化物及/或一或多種屬於稀土族的金屬或其氧化物。
在一些實施例中，電解質的溫度可在15至40℃之間變化。
在另一實施例中，本發明涉及一種在電化學製程釋放氣體所用電極的製造方法，包括利用上述方法來處理一金屬基材及在該處 理過的金屬基材上塗覆一催化塗層的步驟，該催化塗層包括有一或多種貴金屬或合金金屬或其氧化物及/或一或多種屬於稀土族的金屬或其氧化物。
在另一實施例中，本發明涉及一種用於工業電化學應用的電極，包括有一金屬基材及一催化塗層，該金屬基材是金屬網或金屬片，具有根據上述方法在存在極化的情況下藉由酸蝕刻處理所提供的受控粗糙度輪廓，並具有一催化塗層，包括有一或多種選自釕，鉑，鈀，銠的貴金屬或其合金或其氧化物，及/或一或多種屬於在鐠，鈰，鑭之間選定的稀土族的金屬或其氧化物。根據本發明用以處理金屬基材的方法導致金屬基材具有粗糙化表面，並且在粗糙度輪廓上具有高度的均勻性。通常，達成粗糙度輪廓的均勻性程度(以Ra值的均方差表示)小於25%(σ<25%)，較佳小於20%。表面處理通常導致基材經歷在3至6%之間的失重(以基材在處理前後的重量差除以基材在處理前的重量乘以100%計算得出)。
根據另一方面，本發明涉及一種用於工業電化學應用的電極，包括有一金屬基材及一催化塗層，該金屬基材是具有受控粗糙度輪廓的金屬網或金屬片，在該基材的兩個表面上有不同的受控粗糙度輪廓，是根據上述方法在存在極化的情況下藉由酸蝕刻處理所提供。
根據另一方面，本發明涉及一種用於工業電化學應用的電極，包括有一金屬基材及一催化塗層，該金屬基材是厚度等於或小於1.2公釐的金屬網或金屬片，並且在該基材的同一表面上具有不同的粗糙化程度，是根據上述方法在存在極化的情況下以酸蝕刻處理所提供。
在另一方面，本發明涉及一種用於工業電化學應用的電極，包括有一金屬基材及一催化塗層，該金屬基材是厚度等於或小於0.1公釐的金屬網或金屬片，並具有根據上述方法在存在極化的情況下以酸蝕刻處理所提供的受控粗糙度輪廓，並具有一催化塗層，包括有一或多種貴金屬或其合金或其氧化物，及/或一或多種屬於稀土族的金屬或其氧化物。
根據一實施例，該金屬基材的製備方法可包括在步驟(b)之後的另一步驟(c)，該步驟是以透過陰極極化將鎳直接電沈積在金屬基材上為代表。該實施例包括將重量濃度在100至300公克/公升之間的鎳 鹽添加到該電解質中，隨後在15至70℃之間的溫度下對該金屬基材施加在0.1至3安培/平方公寸之間的陰極電流密度，施加時間在0.5至120分鐘之間。
該另一步驟(c)可透過鎳電沈積有助於增加該金屬基材的表面積，鎳電沈積可用以提供特定特性，例如，用以進一步提高塗層的電導率及/或催化活性，抑制不想要的副反應或提高塗層的物理或化學穩定性。
根據另一方面，本發明涉及一種用於水電解或鹼性氯化物溶液電解的電池，包括有由離子交換膜或隔膜隔開的陽極室及陰極室，其中陰極室配備有釋放氫所用的陰極，具有利用本發明的方法所得到的金屬基材。
根據另一方面，本發明涉及一種用以從鹼性鹽水開始生產氯及鹼的電解槽，包括電池的模組化安排，電池具有由離子交換膜或隔膜隔開的陽極室及陰極室，其中該陰極室包括一陰極，具有一利用本發明的方法所得到的金屬基材。
根據另一方面，本發明涉及一種藉由水電解以生產氫氣的電解槽，包括有由隔膜隔開的陽極室及陰極室，其中陰極室配備有釋放氫所用的的陰極，具有利用本發明的方法所得到的金屬基材。
以下包括數個範例用以舉例說明本發明的特定實施例，其實用性已在所主張的數值範圍內得到廣泛驗證。熟諳本領域的技術人員將仍清楚了解，以下範例中描述的組合物及技術代表發明人在本發明的實踐中已發現功能良好的組合物及技術；然而，熟諳本領域的技術人員亦將了解，根據本說明書，不脫離本發明的範圍，可對所描述的各種實施例作出各種改變，而仍然產生相同或相似的結果。
實施例1
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後在鎳相對電極附近在室溫下浸人20%的 氯化氫(HCl)溶液中以進行表面處理。在鎳網上施加相當於10安培/平方公尺的陽極電流密度1.7分鐘。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品E1。
實施例2
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後在鎳相對電極附近在室溫下浸入20%的氯化氫(HCl)溶液中以進行表面處理。在鎳網上施加相當於5安培/平方公尺的陽極電流密度3.3分鐘。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品E2。
實施例3
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後在鎳相對電極附近在室溫下浸入10%的氯化氫(HCl)溶液中以進行表面處理。在鎳網上施加相當於12安培/平方公尺的陽極電流密度1.6分鐘。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品E3。
實施例4
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後在鎳相對電極附近在室溫下浸入20%的氯化氫(HCl)溶液中以進行表面處理。在鎳網上施加相當於1.5安培/平方公尺的陽極電流密度6分鐘。
然後，塗上5層含有鉑，鐠及鈀的水溶液，每塗覆一層後即在450℃的溫度下進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.90公克/平方公尺的鉑，1.24公克/平方公尺的鈀及3.17公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
在藉此得到的催化層上，塗上4層第二溶液，其與第一溶液相比，含有不同比例的鉑，鐠及鈀，每塗刷一層後即在450℃的溫度下進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.77公克/平方公尺的鉑，1.18公克/平方公尺的鈀及1.59公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
將藉此得到的電極識別為樣品E4。
實施例5
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後在鎳相對電極附近在室溫下浸入20%的氯化氫(HCl)溶液中以進行表面處理。在鎳網上施加相當於1.5安培/平方公尺的陽極電流密度3分鐘。
在將濃度為190公克/公升的二氯化鎳(NiCl2)添加到20%的氯化氫(HCl)溶液後，後續對鎳網進行鎳電沈積處理。在鎳網上施加相當於1.5安培/平方公尺的陰極電流密度13分鐘。
將藉此得到的鎳網上，塗上5層含有鉑，鐠及鈀的水溶液，每塗刷一層後即在450℃的溫度下進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.90公克/平方公尺的鉑，1.24公克/平方公尺的鈀及3.17公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
在藉此得到的催化層上，塗上4層第二溶液，其與第一溶液相比，含有不同比例的鉑，鐠及鈀，每塗刷一層後即在450℃的溫度下進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.77公克/平方公尺的鉑，1.18公克/平方公尺的鈀及1.59公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
將藉此得到的電極識別為樣品E5。
比較例1
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後進行剛玉噴砂處理，並在20%的氯化氫(HCl)中以室溫進行1100分鐘的蝕刻處理。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品CE1。
比較例2
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後進行剛玉噴砂處理，並在20%的氯化氫(HCl)中以60℃的溫度進行40分鐘的蝕刻處理。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品CE2。
比較例3
根據標準程序，將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網用丙酮進行清洗及脫脂，然後用剛玉進行噴砂處理，並在21%的硝酸(HNO3)中以室溫進行15分鐘的蝕刻處理。
在處理結束時，驗證失重並在網的不同點測量粗糙度。
將藉此得到的網識別為樣品CE3。
比較例4
將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網在60℃的溫度下於20%的氯化氫(HCl)中進行5分鐘的蝕刻處理。
然後，將網塗上5層含有鉑，鐠及鈀的水溶液，並在每塗刷一層後即以450℃的溫度進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.90公克/平方公尺的鉑，1.24公克/平方公尺的鈀及3.17公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
在藉此得到的催化層上，塗上4層第二溶液，其與第一溶液相比，含有不同比例的鉑，鐠及鈀，每塗刷一層後即以450℃的溫度進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.77公克/平方公尺的鉑，1.18公克/平方公尺的鈀及1.59公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
將藉此得到的電極識別為樣品CE4。
比較例5
將大小為100公釐×100公釐×0.89公釐的鎳網進行剛玉噴砂處理，在20%的氯化氫(HCl)中以室溫進行蝕刻處理，並根據本領域已知的程序，透過熱處理消除應力。然後，將網塗上5層含有鉑，鐠及鈀的水溶液，每塗刷一層後即以450℃的溫度進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.90公克/平方公尺的鉑，1.24公克/平方公尺的鈀及3.17公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
在藉此得到的催化層上，塗上4層第二溶液，其與第一溶液相比，含有不同比例的鉑，鐠及鈀，每塗刷一層後即以450℃的溫度進行15分鐘的熱處理，直到得到由1.77公克/平方公尺的鉑，1.18公克/平方公尺的鈀及1.59公克/平方公尺的鐠所構成的塗層。
將藉此得到的電極識別為樣品CE5。
表一提出為評估用以達成金屬基材的失重在3至6%之間所需時間而實施測試的結果；而且測量粗糙度輪廓的均勻度，以在鎳網的不同點測得的Ra值的均方差表示，以%(%σ)為單位。
Figure 110110285-A0202-12-0012-1
在充有32%的氫氧化納(NaOH)的實驗室電池中，在90℃的溫度下，根據氫釋放，將上述實施例E5及比較例CE5的樣品進行性能測試，此外，後續在從-1至+0.5伏特/NHE的電壓範圍內，以10毫伏特/秒的掃描速率，對實施例E5及比較例CE5進行循環伏安測試。
表二列出在3千安培/平方公尺的電流密度下測得的初始陰極電壓及25個循環的循環伏安法(25 CV)後的電壓，反轉阻力指數及因此測得的韌性指數。
Figure 110110285-A0202-12-0012-2
前面的說明不希望用以限制本發明，不背離本發明的目的，可根據不同實施例來使用本發明，並且本發明的範圍是由後附申請專利範圍唯一地限定。
在本申請案的說明書及申請專利範圍中，“包括”及“包含”及其變化如“包括有”及“含有”，並不希望用以排除其他元件，組件或附加處理步驟的存在。
將專利文獻，記錄，材料，設備，物品等的討論包括在本文中，唯一目的是為本發明提供背景；然而，不應理解為在本申請案所附的每個申請專利範圍的優先權日之前，此事項或其一部分構成與本發明相關領域中的常識。

Claims (14)

  1. 一種用以處理金屬基材表面之方法，該金屬基材適合於電化學製程作為電極支撐使用，該方法包括以下步驟：
    (a)將該金屬基材及至少一相對電極浸入一電解質中，該電解質係選自鹽酸，硝酸，硼酸或硫酸，重量濃度在10至40%之間；
    (b)在該金屬基材上施加在0.1至30安培/平方公寸間之陽極電流密度，施加時間在0.5至120分鐘之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬基材係金屬片或沖孔金屬片或膨脹金屬片。
  3. 如先前申請專利範圍中任一項之方法，其中該金屬基材之厚度小於1.2公釐。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該金屬基材之厚度等於或小於0.5公釐。
  5. 如先前申請專利範圍中任一項之方法，其中該金屬基材係選自鎳，鎳合金，銅或鋼。
  6. 如先前申請專利範圍中任一項之方法，其中施加之陽極電流密度係在5至10安培/平方公寸之間。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中陽極電流密度之施加時間係在2至10分鐘之間。
  8. 如先前申請專利範圍中任一項之方法，其中該電解質之重量濃度係在15至30%之間。
  9. 如先前申請專利範圍中任一項之方法，其中該金屬基材係鎳或鎳合金，該方法在步驟(b)之後，包括進一步之鎳電沈積步驟(c)，包括在該電解質中添加鎳鹽，重量濃度在150至300公克/公升之間，及後續在15至70℃間之溫度下，在該金屬基材上施加在0.1至3安培/平方公寸間之陰極電流密度，施加時間在0.5至120分鐘之間。
  10. 一種在電化學製程釋放氣體所用電極之製造方法，，該方法包括以下步驟：
    利用申請專利範圍第1至9項中任一項之方法以處理一金屬基材，及
    在該處理過之金屬基材上塗覆一催化塗層，該催化塗層包括有一或多種貴金屬或合金金屬或其氧化物，及/或一或多種屬於稀土族之金屬或其氧化物。
  11. 一種在電化學製程釋放氣體所用之電極，包括一金屬基材，係根據申請專利範圍第1至9項中任一項之方法製備，及一催化塗層，包括有一或多種貴金屬或合金金屬或其氧化物及/或一或多種屬於稀土族之金屬或其氧化物。
  12. 如申請專利範圍第11項之電極，其中該金屬基材具有小於25%之粗糙度輪廓均勻度，以均方差Ra值表示。
  13. 一種在電化學製程釋放氣體所用之電極，包括一金屬基材，係根據申請專利範圍第9項之方法所製備，其中該金屬基材係鎳或鎳合金，包括一直接電沈積在該金屬基材上之鎳層，及一催化塗層，包括有一或多個金屬或合金或其氧化物及/或一或多種屬於稀土族之金屬或其氧化物。
  14. 一種用於水電解或用於鹼性氯化物溶液電解之電池，包括由離子交換膜或由隔膜隔開之陽極室及陰極室，其中陰極室配備有如申請專利範圍第11至13項中任一項之電極。
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