電解析氫催化劑的研究.pdf

1、由于析氫過電位的存在，使電解時的槽電壓增大，能耗增加。為了降低電解時的能耗，必須開發(fā)出新型廉價的高催化性能的析氫電極材料。這里我們報道了幾種制備電解水析氫催化劑的方法。 用脈沖電沉積方法制備了Ni-S合金電極。通過陰極極化曲線的電化學技術研究其析氫催化性能，并用能量散射X射線熒光能譜儀(EDXRF)測試電極的組成含量，還用X射線衍射儀(XRD)測定電極的晶態(tài)組成和晶粒尺寸。實驗結果表明，在室溫下、25％氫氧化鈉堿性溶液中Ni-S

2、合金電極的表觀交換電流密度高于直流電沉積法制備的電極，且脈沖電沉積的晶化程度較高，晶粒直徑較小。說明用脈沖電沉積法制備的Ni-S合金電極比直流電沉積法制備的電極具有較高的析氫催化活性和良好的電化學穩(wěn)定性。 用化學還原法制備泡沫Ni-WC電極。通過陰極極化曲線的電化學技術研究其析氫催化性能，并用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)測定電極的晶態(tài)組成和晶粒尺寸，用掃描電子顯微鏡(SEM)對催化劑表面形貌做了表征。實驗結果

3、表明，在室溫下、lmol L<'-1>氫氧化鉀溶液中泡沫Ni-WC合金電極的表觀交換電流密度遠遠高于泡沫Ni電極，且大大降低了析氫過電位?；瘜W還原法制備的泡沫Ni-WC晶化程度較高，晶粒直徑較小，而且因為泡沫Ni有極大的比表面積，則催化劑的有效面積就相應增加，具有較高的析氫催化活性和良好的電化學穩(wěn)定性。 這里我們首次報道使用納米WC促進的Pt/C催化劑作為析氫催化劑。結果顯示，新Pt-WC/C電催化劑的催化析氫活性比Pt/C電催

4、化劑急劇上升。比較800mA cm<'-2>電流時的電位，發(fā)現(xiàn)在包括120μgPt-120μgWC/C催化劑的電極上比含240μg Pt/C催化劑的電極上降低了60mv。新的催化劑中Pt的載量更低但是析氫活性卻提高了許多，增加電解質(zhì)的濃度和提高電解質(zhì)的溫度均使催化劑的析氫活性提高。動力學研究顯示出新的120μgPt-120μgWC/C催化劑比Pt/C電催化劑有更高的交換電流密度和更的反應自由能，導致更低的過電位和比較容易達到的動力學。

5、 另外，把Pd加入到Pt-WC/C納米晶粒中制得PtPd-WC/C電催化劑，并且對該催化劑在酸性介質(zhì)中的催化析氫性能進行了測試。結果顯示PtPd-WC/C電催化劑比Pt-WC/C電催化劑的析氫活性有很大的提高，在過電位為100mV時電流密度提高近200mA cm<'-2>。另外，電解質(zhì)濃度和溫度對催化劑性能的影響也被進行研究。動力學研究表明PtPd-WC/C電催化劑在高濃度H<,2>SO<,4>溶液中的過電位更低。SEM、XRD和