多孔金屬鎳的相轉化法制備及其電催化水分解性能的研究.pdf

1、氫能是最有望替代化石能源的理想能源之一，其優(yōu)點是清潔可循環(huán)、適用范圍廣、可無限供應等。電催化分解水是工業(yè)上生產(chǎn)高純氫的最主要途徑之一，它包含水還原產(chǎn)氫反應(HER)和水氧化產(chǎn)氧反應(OER)。目前，在電解水制氫領域中催化性能最佳的材料是貴金屬及其氧化物，如Pt、RuO2、IrO2，但由于其價格昂貴且地球儲量低，限制了其在工業(yè)電解水中的大規(guī)模應用。因此，開發(fā)高效且穩(wěn)定的非貴金屬催化材料成為了當前清潔能源領域的研究熱點。鎳基材料被廣泛地用于

2、堿性電解水反應中，其中多數(shù)以商業(yè)的泡沫鎳為多孔基底，通過化學或者電化學的方法在其骨架上生長納米物種，增大其表面積，提高電極的催化活性和電解水效率。但是，多孔鎳基底的研究并未得到太多的關注。因此，本論文采用相轉化流延法制備多孔鎳電極并圍繞其電催化水分解性能展開研究。
　　第一章簡要介紹了電催化水分解領域的非貴金屬材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，相轉化法制各多孔材料的原理，并提出了本論文的主要研究內(nèi)容。
　　第二章采用相轉化流延法和燒

3、結工藝，制備了具有開放直孔結構的平板型多孔鎳。研究了還原氣氛下不同的燒結溫度對其催化水還原性能的影響。實驗結果表明:在1.0MKOH電解液中，多孔鎳的催化水還原性能均高于商業(yè)泡沫鎳，并且燒結溫度越低，其水還原產(chǎn)氫的催化活性越高。900℃，5h條件下制備的多孔鎳催化性能最佳，該電極達到10mAcm-2和50mAcm-2的催化電流密度所需要的過電勢分別為125mV和190mV，產(chǎn)氫法拉第效率接近100％。
　　第三章以催化水還原性能最

4、佳的多孔鎳電極為研究對象，研究其催化水氧化和全分解性能。實驗結果表明:在1.0MKOH電解液中，該電極達到10mAcm-2和50mAcm-2的催化電流密度所需要的過電勢分別為300mV和362mV，產(chǎn)氧法拉第效率高達92％。在全分解測試過程中，以多孔鎳作為陰極和陽極構建的堿性電解池達到10mAcm-2的催化電流密度僅需要提供1.65V的電壓。
　　第四章采用相轉化擠出成型和燒結工藝制各金屬鎳中空纖維膜，探究了燒結溫度對其微觀結構、