一种碱性电解水电极的制备方法、电极和电解水设备技术

本发明专利技术涉及碱性电解水析氢电极制备的技术领域，提供了一种碱性电解水电极的制备方法、电极和电解水设备。该制备方法包括以下步骤：(1)将第一金属单质、第二金属单质，与任选地第三单质X混合后，采用机械化合金法制备非晶态合金；(2)将步骤(1)获得的非晶态合金采用冷式成型法设置于基底表面；其中，第一金属单质和第二金属单质相同或不同；第三单质X为第三金属单质和/或非金属单质。采用该制备方法获得的电极，具有催化活性高、电流密度高的优点，提高了电解水设备制氢的效果，减少能耗，节约成本。约成本。约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性电解水电极的制备方法、电极和电解水设备


[0001]本专利技术涉及碱性电解水析氢电极制备的
，具体涉及一种碱性电解水电极的制备方法、电极和电解水设备。

技术介绍

[0002]随着对氢能源研究日益深入广泛的开展，电解水技术得到迅猛的发展，目前碱性电解槽技术最为成熟。碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横膈膜组成。阴极、阳极两个电极主要起催化分解水、产生氢和氧的作用。
[0003]目前商业上碱性电解槽的阴极电极活性材料主要是雷尼镍，主要是通过Ni
‑
Al合金喷涂在镍网上形成电极后，活化溶解Al，形成多孔镍结构，电极主要的催化活性仍然是Ni，因此电流密度不高，潜力不大，从而存在过电位较高、能耗过大和易腐蚀等劣势，成为制约碱性电解水析氢工业发展的重要因素。
[0004]因此，研发一种催化活性高的析氢电极具有非常重要的现实意义和使用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种碱性电解水电极的制备方法，采用该制备方法获得的电极，以及含有该电极的电解水设备，该电极具有催化活性高、电流密度高的优点，提高了电解水设备制氢的效果，减少能耗，节约成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种碱性电解水电极的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将第一金属单质、第二金属单质，与任选地第三单质X混合后，采用机械化合金法制备非晶态合金；
[0008](2)将步骤(1)获得的所述非晶态合金采用冷式成型法设置于基底表面；
[0009]其中，所述第一金属单质和所述第二金属单质相同或不同；所述第三单质X为第三金属单质和/或非金属单质。
[0010]在一实例中，所述第一金属单质和所述第二金属单质不同。
[0011]在一实例中，所述第一金属单质和所述第二金属单质独立地选自Ni、Mo、Fe、Co、Cr、W、Sn、V、Al、Cu、Zn、Cd、Pt和Pb中的至少一种。
[0012]在一实例中，所述第三金属单质选自过渡金属单质。
[0013]在一实例中，所述第三金属单质选自W、Co、V、Cr、Fe、Cu和Zn中的至少一种。
[0014]在一实例中，所述非金属单质选自B、P和S中的至少一种。
[0015]在一实例中，所述第一金属单质为Ni，所述第二金属单质为Mo。
[0016]在一实例中，所述第一金属单质和所述第二金属单质的质量比为(1
‑
9)
∶
1。
[0017]在一实例中，所述第一金属单质、所述第二金属单质、所述第三金属单质的质量比为(0.8
‑
9)
∶1∶
(0.2
‑
3)。
[0018]在一实例中，所述第一金属单质、所述第二金属单质、所述非金属单质的质量比为
(0.8
‑
9)
∶1∶
(0.2
‑
3)。
[0019]在一实例中，所述冷式成型包括冷压、冷喷涂。
[0020]在一实例中，所述冷压的条件包括：压强为100
‑
700Mpa，温度0
‑
30℃。
[0021]在一实例中，所述冷喷涂的条件包括：压强为1
‑
5Mpa，工作气为体积比(18
‑
20)
∶
1的N2+He，喷涂距离为1.5
‑
2.5cm，喷枪移动速度为1
‑
2cm/s，送粉量为10
‑
30g/min，温度60
‑
150℃。
[0022]在一实例中，所述基底为镍基底、铜基底底中的至少一种。
[0023]在一实例中，所述基底为镍基底。
[0024]在一实例中，所述镍基底还包括预处理的步骤，所述预处理包括电化学腐蚀。
[0025]本专利技术第二方面提供了一种电极，采用本专利技术第一方面所述的制备方法制备获得。
[0026]本专利技术第三方面提供了一种电解水设备，包括本发第二方面所述的电极。
[0027]本专利技术采用上述技术方案具有以下有益效果：
[0028](1)本专利技术提供的碱性电解水电极的制备方法制备获得的电极，具有催化活性高、电流密度高的优点，提高了电解水设备制氢的效果，减少能耗，节省碱性电解水制氢的经济成本；
[0029](2)本专利技术提供的碱性电解水电极的制备方法，制备工艺简单，成本低，适合产业化推广。
[0030]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
附图说明
[0031]图1所示为本专利技术一实例中碱性电解水电极的制备方法的工艺流程图。
[0032]图2所示为本专利技术一实例中非晶态Ni
‑
Mo二元合金的XRD图谱。
[0033]图3所示为本专利技术电极活性测试实验装置示意图。
[0034]图4所示为本专利技术一实例中的电极与纯Ni电极的电流密度比较图；其中，1为纯镍电极极化曲线，2为机械合金化Ni
‑
Mo电极极化曲线；
[0035]附图标记：1
‑
对电极；2
‑
工作电极；3
‑
连通参比电极的盐桥；4
‑
隔膜层；5
‑
阳极室；6
‑
阴极室。
具体实施方式
[0036]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0037]除非另有定义，本专利技术中所使用的所有科学和技术术语具有与本专利技术涉及
的技术人员通常理解的相同的含义。
[0038]本专利技术第一方面提供了一种碱性电解水电极的制备方法，包括以下步骤：
[0039](1)将第一金属单质、第二金属单质，与任选地第三单质X混合后，采用机械化合金
法制备非晶态合金；
[0040](2)将步骤(1)获得的非晶态合金采用冷式成型法设置于基底表面；
[0041]其中，所述第一金属单质和所述第二金属单质相同或不同；第三单质X为第三金属单质和/或非金属单质。
[0042]在一实例中，所述第一金属单质、第二金属单质和第三单质X为固态和/或半固态，例如可以为粉末、颗粒、团块、薄片和胶体，优选粉末。
[0043]本专利技术中，所述第一金属单质、第二金属单质和第三单质X的纯度不低于99％，优选不低于99.5％。
[0044]在一实例中，所述第一金属单质和所述第二金属单质不同，所述步骤(1)包括以下几种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性电解水电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将第一金属单质、第二金属单质，与任选地第三单质X混合后，采用机械化合金法制备非晶态合金；(2)将步骤(1)获得的所述非晶态合金采用冷式成型法设置于基底表面；其中，所述第一金属单质和所述第二金属单质相同或不同；所述第三单质X为第三金属单质和/或非金属单质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一金属单质和所述第二金属单质不同；和/或，所述第一金属单质和所述第二金属单质独立地选自Ni、Mo、Fe、Co、Cr、W、Sn、V、Al、Cu、Zn、Cd、Pt和Pb中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第三金属单质选自过渡金属；和/或，所述第三金属单质选自W、Co、V、Cr、Fe、Cu和Zn中的至少一种；和/或，所述非金属单质选自B、P和S中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其中，所述第一金属单质为Ni，所述第二金属单质为Mo。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其中，所述第一金属单质和所述第二金属单质的质量比为(1
‑
9)
∶
1；和/或，所述第一金属单质、所述第二金属单质，与所述第三金属单质和/或所述非金属单质的质量比为(0.8
‑
9)
∶1∶
(0.2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴瑞杰，李光河，焦凤飞，
申请(专利权)人：三一氢能有限公司，
类型：发明
国别省市：