堿性水電解活性陽極材料的制備與電化學(xué)性能的研究.pdf

1、在堿性水電解制氫工業(yè)中，水電解過程中較高的析氧過電位是造成高能耗的一個主要原因，因此如何降低析氧過電位就成為水電解制氫領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。目前解決析氧過電位過高的方法主要有以下三種：(1)提高水電解溫度；(2)增加電化學(xué)活性表面積；(3)采用新型陽極活性材料。水電解溫度過高容易造成電極材料和制氫設(shè)備的腐蝕，電極材料活性表面積的增加也是非常有限，因此選擇高催化活性的電極材料就成為解決析氧過電位過高的最佳途徑。本論文就新型高催化活性電極

2、材料的制備與應(yīng)用展開了研究，論文主要研究結(jié)果如下： 1.以泡沫鎳為基體材料，將其浸入0.375M鎳鈷硝酸鹽溶液中(鎳鈷離子比為1/2)，反復(fù)浸涂并于300℃～350℃之間熱處理7次，制備出在堿性水溶液中具有高析氧活性的鎳鈷復(fù)合氧化物膜電極。同樣，將泡沫鎳基體材料浸入0.25M鎳鑭硝酸鹽溶液中(鎳鑭離子比為1/1)，反復(fù)浸涂并于550℃～600℃之間熱處理8次，制備出在堿性水溶液中具有高析氧活性的鎳鑭復(fù)合氧化物膜電極，并深入研究了

3、這兩種復(fù)合氧化物膜電極材料的制備工藝和電化學(xué)性能。 XRD分析表明在300℃～350℃熱處理得到的鎳鈷復(fù)合氧化物膜為尖晶石結(jié)構(gòu)的NiCo2O4，而在550℃～600℃熱處理得到的鎳鑭復(fù)合氧化物膜則為具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的LaNiO3。兩種氧化物膜電極在25℃、30％KOH溶液中電流密度為5000A/m2時的析氧過電位比泡沫鎳電極分別低約130mV和200mV。在小型工業(yè)水電解裝置中，制備的泡沫鎳/LaNiO3電極材料在85℃、30％

4、KOH溶液中，電流密度為5000A/m2時電解槽槽壓比泡沫鎳低約250mV，節(jié)省電能10％以上。 2.采用沉淀-沉淀轉(zhuǎn)換-熱處理的方法制備了鎳鈷復(fù)合氧化物NiCo2O4粉末，zeta粒徑分析儀及掃描電鏡(SEM)分析表明，該粉末的平均粒徑約為28.3nm，粒徑范圍為20～100nm，并詳細(xì)的研究了轉(zhuǎn)換溫度、沉淀轉(zhuǎn)換劑及濃度、阻聚劑和熱處理溫度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對NiCo2O4納米粉末粒徑和結(jié)構(gòu)的影響，并得出最優(yōu)化工藝條件。 最優(yōu)

5、化的工藝條件為：反應(yīng)物總濃度為0.75M，沉淀轉(zhuǎn)換溫度為70℃，用吐溫-80作阻聚劑(1.0ml/L)，沉淀轉(zhuǎn)換劑NaOH濃度為0.05～0.1M，熱處理溫度為260℃～300℃。 3.采用電化學(xué)沉積方法制備出Ni/NiCo2O4粉末復(fù)合鍍層電極，研究了陰極電流密度Dk、NiCo2O4微粒在鍍液中的分散量和表面活性劑等因素對NiCo2O4粉末微粒共析量的影響。陽極極化曲線研究表明Ni/NiCo2O4粉末復(fù)合鍍層電極的催化活性明顯