一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法技术

本发明专利技术揭示了一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法。所述电解液改性方法包括：向作为电解液的碱液处理的海水和/或盐水中加入含高价阴离子的盐，获得改性电解液。本发明专利技术提供的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法利用在海水或盐水电解中在电流作用下，高价阴离子在阳极表面的优先吸附和排斥氯离子的作用，减缓了氯离子对于阳极材料的腐蚀速度，显著提高了海水和盐水电解制氢过程中阳极的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法
本专利技术属于材料和能源催化
，具体涉及一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法。
技术介绍
随着化石燃料的过度使用，能源短缺和环境污染问题已越来越严重。开发利用清洁可再生的新能源是应对能源短缺和环境污染问题的有效手段。在已开发的新能源中，氢气热值最高，燃烧产物清洁，是理想的清洁可再生能源。目前生产氢气的主要方法包括：轻质烃蒸汽转化法、热化学循环法和电化学的方法。其中电化学的方法所利用的能源来源更广更清洁，因此更具发展和推广优势。现在电解水制氢主要的原料是淡水，淡水在地球上的储量仅占全部水资源的2.7％，淡水资源短缺的问题不利于电解淡水制氢的大规模生产和推广。相较于淡水而言，海水储量极为丰富，发展电解海水技术有利于解决产氢缺水的问题。在电解海水产氢的过程中，阴极产生氢气，阳极产生氧气，要使阴极连续不断的稳定产生氢气，阳极的稳定性至关重要。而海水中含有大量具有腐蚀性的氯离子，电解过程中在电流的作用下，氯离子会在阳极表面大量吸附，加速阳极材料的腐蚀速率，使在海水电解过程中阳极材料寿命缩短，导致整体产氢效率下降、耗能增加、成本升高。因此，提高海水电解阳极的稳定性是一个十分值得关注的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，利用高价阴离子在阳极表面的竞争吸附和相互排斥作用延缓氯离子对阳极的腐蚀，从而提高海水或盐水电解中阳极的稳定性，为海水电解技术电解液的选择提供新的思路。>为实现前述专利技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其包括：向作为电解液的碱液处理的海水和/或盐水中加入含高价阴离子的盐，获得改性电解液。进一步地，所所述含高价阴离子的盐包括硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述含高价阴离子的盐中高价阴离子的浓度与所述电解液中氯离子浓度之比为5-40∶100。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，利用海水或盐水电解制氢过程中阴离子在电流作用下在阳极表面发生竞争吸附和相互排斥的作用，阻碍溶液中氯离子在阳极表面的吸附，达到延缓氯离子腐蚀阳极的效果，从而提高海水或盐水电解制氢反应中阳极的稳定性；尤其涉及海水或盐水电解中硫酸根、碳酸根和磷酸根等高价阴离子与氯离子在阳极表面的竞争吸附和相互排斥作用延缓氯离子对阳极的腐蚀，从而显著提高阳极的稳定性。(2)本专利技术提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其中，在电解液中额外添加高价阴离子，添加的高价阴离子在电流的作用下优先吸附在电极表面，起到防腐蚀的作用。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图2a和图2b是本专利技术实施例1中泡沫镍阳极的腐蚀效果图。图3是本专利技术实施例2中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图4是本专利技术实施例3中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图5是本专利技术实施例4中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图6是本专利技术实施例5中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图7是本专利技术实施例6中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。图8是本专利技术实施例7中NiFe-LDH/泡沫镍阳极稳定性测试结果图。图9是本专利技术实施例8中NiFe-LDH/泡沫镍阳极稳定性测试结果图。图10是本专利技术实施例9中NiFe-LDH/泡沫镍阳极稳定性测试结果图。图11是本专利技术对照例中泡沫镍阳极的稳定性测试结果图。具体实施方式通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是在海水或盐水电解中，利用阴离子在阳极表面的竞争吸附和相互排斥作用延缓氯离子对阳极的腐蚀，以提高海水电解中阳极的稳定性；尤其涉及海水或盐水电解中硫酸根、碳酸根和磷酸根等高价阴离子与氯离子在阳极表面的竞争吸附和相互排斥作用延缓氯离子对阳极的腐蚀，从而显著提高阳极的稳定性。如下将对该技术方案、其实施过程及原理作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供的一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法包括：向作为电解液的碱液处理的海水和/或盐水中加入含高价阴离子的盐，获得改性电解液。在一些优选实施例中，所述电解液改性方法具体包括：向碱液处理的海水或者任意浓度的盐水中加入一定浓度的含高价阴离子的盐——硫酸盐和碳酸盐和磷酸盐三种盐中的一种或几种，配制成改性电解液。在电流的作用下，改性电解液中高价阴离子能优先吸附在阳极表面排斥氯离子，起到防腐作用。在一些优选实施例中，所述含高价阴离子的盐可以包括硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等盐中的一种或几种，但不局限于此。在一些更为优选的实施例中，所述硫酸盐可以包括硫酸钠和/或硫酸钾，但不局限于此。在一些更为优选的实施例中，所述碳酸盐可以包括碳酸钠和/或碳酸钾，但不局限于此。在一些更为优选的实施例中，所述磷酸盐可以包括磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾等中的一种或者两种以上的组合，但不局限于此。在一些优选实施例中，所述含高价阴离子的盐中高价阴离子的浓度与所述电解液中氯离子浓度之比为5-40∶100。亦即，换一种角度讲，所述含高价阴离子的盐的浓度为本体电解液中氯离子浓度的5％-40％。在一些优选实施例中，所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法包括：将碱性物质和海水溶于水中，形成碱液处理的海水。在一些更为优选的实施例中，所述碱性物质的浓度为1mol/L-6mol/L，优选的，所述碱性物质可以包括氢氧化钠或氢氧化钾，但不局限于此。在一些优选实施例中，所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法包括：将碱性物质和盐溶于水中，形成碱液处理的盐水。在一些更为优选的实施例中，所述盐水的浓度为0.5mol/L-2.5mol/L。本专利技术实施例还提供了一种由前述方法制备的改性电解液。在一些优选实施例中，所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法包括：通过一步水热法制备电解制氢反应的阳极NiFe-LDH/泡沫镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于包括：/n向作为电解液的碱液处理的海水和/或盐水中加入含高价阴离子的盐，获得改性电解液。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于包括：
向作为电解液的碱液处理的海水和/或盐水中加入含高价阴离子的盐，获得改性电解液。


2.根据权利要求1所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于：所述含高价阴离子的盐包括硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐中的任意一种或两种以上的组合。


3.根据权利要求2所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于：所述硫酸盐包括硫酸钠和/或硫酸钾。


4.根据权利要求2所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于：所述碳酸盐包括碳酸钠和/或碳酸钾。


5.根据权利要求2所述的提高电解制氢过程中阳极稳定性的电解液改性方法，其特征在于：所述磷酸盐包括磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸一氢钾或磷酸二氢钾中的任意一种或两种以上的组合。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陆之毅，马腾飞，徐雯雯，陈亮，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33