泡沫鎳鉬合金電極材料制備工藝的設(shè)計(jì)、研究與中試.pdf

1、氫能具有清潔、高效及可再生等許多突出的優(yōu)點(diǎn)受到了世界各國的普遍重視。電解水制氫是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、廉價(jià)生產(chǎn)氫的重要手段，為了降低陰極過電位以降低能耗，制備低析氫過電位、高催化活性的陰極材料具有重要的意義。本文以具有高比表面積的聚氨酯泡沫為模板，通過電沉積方法制備高析氫性能的泡沫鎳鉬合金材料，并為生產(chǎn)800×800mm2工業(yè)電解用析氫電極的小型電鍍中試車間進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　聚氨酯泡沫模板必須先導(dǎo)電化，然后電鍍加厚，再熱解去除模板，最后還原得

2、到泡沫合金。本文采用化學(xué)鍍鎳使模板導(dǎo)電化，針對(duì)聚氨酯泡沫的特性，研究制定了聚氨酯的前處理工藝，并系統(tǒng)研究了化學(xué)鍍液中硫酸鎳濃度、次亞磷酸鈉濃度、鍍液pH值和溫度對(duì)化學(xué)鍍沉積速度及導(dǎo)電鍍層質(zhì)量的影響。設(shè)計(jì)制定了堿性化學(xué)鍍鎳和電鍍鎳鉬合金工藝及工藝流程。
　　采用碘量法測(cè)量鍍液中次亞磷酸根、亞磷酸根的含量；采用分光光度法測(cè)量鍍液中鎳、鉬離子的含量，并研究了分光光度法測(cè)定鎳、鉬離子含量時(shí)各種因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)制定了分光光度法測(cè)定

3、鍍液中鎳、鉬離子含量的檢測(cè)方案和步驟。
　　在實(shí)驗(yàn)室小試的基礎(chǔ)上，考慮相關(guān)的放大效應(yīng)，合理設(shè)計(jì)出了制備800×800mm2泡沫鎳鉬合金材料的小型電鍍中試車間，確定了車間主要設(shè)備的選型，繪制了電鍍掛具、電鍍槽、雙聯(lián)水洗槽、其它輔助槽的設(shè)計(jì)圖以及車間的平面布置圖，并完成了中試車間的建設(shè)及中試調(diào)試。
　　通過該中試車間制備了70塊800×800mm2的泡沫鎳鉬合金電極材料并對(duì)其進(jìn)行了面密度、極化曲線及小型電解槽裝槽實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試發(fā)

4、現(xiàn)，約90％的產(chǎn)品達(dá)到了生產(chǎn)要求，其析氫過電位η200介于260mV到300mV之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于泡沫鎳電極的析氫過電位(η200=496mV)，其交換電流密度i0為(8.000±4)×10-3A·cm-2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于泡沫鎳電極的交換電流密度(i0=2.7×10-5A·cm-2)；經(jīng)小型電解槽間歇電解50h后，陰極為泡沫鎳鉬合金電極的平均小室槽壓增大了約30mV；拆槽后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)泡沫鎳鉬合金電極的析氫過電位η200增加了約35mV;SEM與ED