多孔传输复合层的制备方法、多孔传输复合层及其应用技术

本申请公开了一种多孔传输复合层的制备方法、多孔传输复合层及其应用，所述制备方法包括：提供多孔传输基材，所述多孔传输基材包括待镀面；将所述多孔传输基材置于疏水材料中，浸泡，使所述多孔传输基材的表面被所述疏水材料覆盖，并使所述多孔传输基材的孔被所述疏水材料填充覆盖；去除所述多孔传输基材的待镀面上的疏水材料，使所述待镀面裸露，得到第一中间体；将所述第一中间体置于电镀液中，电镀，以在所述第一中间体的多孔传输基材的待镀面上电镀一层保护层，得到第二中间体；去除所述第二中间体的多孔传输基材的表面和孔中的疏水材料，得到多孔传输复合层。所述制备方法可节约贵金属用量，节约生产成本，工艺简单，适合大规模生产。合大规模生产。合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
多孔传输复合层的制备方法、多孔传输复合层及其应用


[0001]本申请涉及电镀
，尤其涉及一种多孔传输复合层的制备方法、多孔传输复合层及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，可再生能源电解水制氢技术高速发展。质子交换膜(PEM)电解水装置具有结构紧凑、启停快速、负荷范围宽、效率高等优点，因此有望成为耦合风、光发电制氢的主流技术。电化学氢泵是基于燃料电池结构开发的器件，用于氢气的提纯和压缩，可以耦合电解水，制备高纯高压氢气。
[0003]金属多孔传输层是PEM电解槽和电化学氢泵中关键又昂贵的元件。现有的金属多孔传输层的材料包括钛纤维毡、多孔烧结钛。经过研究发现：PEM电解槽阳极的金属多孔传输层的截面存在电位梯度，随着金属多孔传输层与催化层之间距离的增加，金属多孔传输层截面的电位会急剧降低至1V(相对于可逆氢电极)以下，可见，若金属多孔传输层邻近催化层一侧的表面被腐蚀或者氧化，将会严重影响电解槽的性质，因此，金属多孔传输层邻近催化层一侧的表面一般需要设置涂层以防腐。
[0004]现有技术中通常采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、化学镀、电化学镀等物理或化学方法，在金属多孔传输层的表面设置致密的贵金属(如金属铂或钌铱合金)纳米涂层或导电贵金属氧化物(如氧化钌铱)纳米涂层，以达到防酸蚀和抗氧化的作用。
[0005]然而，化学镀虽然可以实现贵金属纳米粒子在不同基材上的沉积，但是在化学镀过程中需要严格控制反应速度，因此镀层形成较慢，且多孔金属基材整体接触镀液，导致镀层选择性差，无法实现单面表层镀贵金属，难以降低贵金属载量。电化学镀工艺简单，但是电镀效率较低，结合力较差且不能实现单面电镀，而会造成原料浪费。PVD和CVD技术虽然可实现单面贵金属纳米层的沉积，但是其设备昂贵，溅射条件需真空，贵金属靶材浪费严重，不能进行大尺寸基材加工，因此不适用于大规模生产。
[0006]可见，目前常规方法均不能实现大规模廉价单面贵金属涂层的制备。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请提供一种多孔传输复合层的制备方法、多孔传输复合层及其应用，旨在改善现有的在多孔传输层单面设置涂层时成本高昂且不能大规模生产的问题。
[0008]本申请实施例是这样实现的，一种多孔传输复合层的制备方法，包括如下步骤：
[0009]提供多孔传输基材，所述多孔传输基材包括待镀面；
[0010]将所述多孔传输基材置于疏水材料中，浸泡，使所述多孔传输基材的表面被所述疏水材料覆盖，并使所述多孔传输基材的孔被所述疏水材料填充覆盖；
[0011]去除所述多孔传输基材的待镀面上的疏水材料，使所述待镀面裸露，得到第一中间体；
[0012]将所述第一中间体置于电镀液中，电镀，以在所述第一中间体的多孔传输基材的
待镀面上电镀一层保护层，得到第二中间体；
[0013]去除所述第二中间体的多孔传输基材的表面和孔中的疏水材料，得到多孔传输复合层。
[0014]可选的，在本申请的一些实施例中，所述多孔传输基材包括钛毡、不锈钢纤维烧结毡、铜纤维烧结毡、镍纤维烧结毡、烧结钛、泡沫铜、泡沫镍中的一种或几种；和/或
[0015]所述疏水材料包括石蜡、硅烷偶联剂、碳十八酸、月桂酸、棕榈酸、聚烯烃、聚碳酸酯、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或几种。
[0016]可选的，在本申请的一些实施例中，所述多孔传输基材置于疏水材料中的浸泡过程中，所述疏水材料为熔融状态；和/或
[0017]所述浸泡的时间为30～120s；和/或
[0018]所述浸泡的温度为50～95℃。
[0019]可选的，在本申请的一些实施例中，所述去除所述多孔传输基材的待镀面上的疏水材料的方法包括：先刮除所述待镀面的疏水材料，然后采用第一洗涤剂清洗或者使用打磨机对所述待镀面进行打磨；和/或
[0020]所述去除所述第二中间体的多孔传输基材的表面和孔中的疏水材料的方法包括采用第二洗涤剂清洗。
[0021]可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一洗涤剂包括石油醚、环己烷、正己烷、汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油、丙酮、乙醇、甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷中的一种或几种；和/或
[0022]所述第二洗涤剂包括石油醚、环己烷、正己烷、汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油、丙酮、乙醇、甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷中的一种或几种。
[0023]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电镀液包括贵金属前驱体、支持电解质和整平剂。
[0024]可选的，在本申请的一些实施例中，所述贵金属前驱体包括氯铂酸、二亚硝基二氨合铂、六羟基铂酸钾、氯铂酸钾、三氯化铱、四氯化铱中的一种或几种；和/或
[0025]所述支持电解质包括硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；和/或
[0026]所述整平剂包括柠檬酸、邻苯甲酰磺酰亚胺、十六烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、对氨基苯磺酸、氨基磺酸、谷氨酸钠中的一种或几种；和/或
[0027]所述贵金属前驱体的摩尔浓度为5～20mmol/L；和/或
[0028]所述支持电解质的摩尔浓度为0.01～0.5mol/L；和/或
[0029]所述整平剂的质量浓度为0.1～10mg/L。
[0030]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电镀的电流密度为5～30mA/cm2；和/或
[0031]所述电镀的时间为180～300s；和/或
[0032]所述电镀过程时还包括所述第一中间体的多孔传输基材的待镀面进行氮气鼓泡处理。
[0033]相应的，本申请还提供一种多孔传输复合层，所述多孔传输复合层由上述制备方法制得。
[0034]相应的，本申请还提供一种电解槽，所述电解槽包括由上述制备方法制得的多孔
传输复合层。
[0035]相应的，本申请还提供一种电化学氢泵，所述电化学氢泵包括上述制备方法制得的多孔传输复合层。
[0036]本申请提供的多孔传输复合层的制备方法，先采用疏水材料处理多孔传输基材，由于疏水材料较小的表面张力，疏水材料会渗入到多孔传输基材介质的孔隙内部和表面，疏水材料冷却凝固后，会填充多孔传输基材的孔洞并且覆盖多孔传输基材的表面，除去多孔传输基材待镀面上的疏水材料，使待镀面裸露，再在待镀面上镀保护层。由于疏水材料超疏水的特性，多孔传输基材中仅待镀面的表面导电，因此在镀保护层的过程中，电镀液无法进入多孔传输基材的内部，只能在待镀面发生电沉积，形成致密的保护层，实现在多孔传输基材单面选择性镀保护层，可以节约保护层的材料用量，降低生产成本，且本申请的制备方法工艺简单，所需电镀槽设备廉价，电镀工艺易于放大，适用于大规模生产。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔传输复合层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供多孔传输基材，所述多孔传输基材包括待镀面；将所述多孔传输基材置于疏水材料中，浸泡，使所述多孔传输基材的表面被所述疏水材料覆盖，并使所述多孔传输基材的孔被所述疏水材料填充覆盖；去除所述多孔传输基材的待镀面上的疏水材料，使所述待镀面裸露，得到第一中间体；将所述第一中间体置于电镀液中，电镀，以在所述第一中间体的多孔传输基材的待镀面上电镀一层保护层，得到第二中间体；去除所述第二中间体的多孔传输基材的表面和孔中的疏水材料，得到多孔传输复合层。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔传输基材包括钛毡、不锈钢纤维烧结毡、铜纤维烧结毡、镍纤维烧结毡、烧结钛、泡沫铜、泡沫镍中的一种或几种；和/或所述疏水材料包括石蜡、硅烷偶联剂、碳十八酸、月桂酸、棕榈酸、聚烯烃、聚碳酸酯、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯中的一种或几种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔传输基材置于疏水材料中的浸泡过程中，所述疏水材料为熔融状态；和/或所述浸泡的时间为30～120s；和/或所述浸泡的温度为50～95℃。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述去除所述多孔传输基材的待镀面上的疏水材料的方法包括：先刮除所述待镀面的疏水材料，然后采用第一洗涤剂清洗或者使用打磨机对所述待镀面进行打磨；和/或所述去除所述第二中间体的多孔传输基材的表面和孔中的疏水材料的方法包括采用第二洗涤剂清洗。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一洗涤剂包括石油醚、环己烷、正己烷、汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，胡世遗，陶华冰，方晓亮，李水荣，郑南峰，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：