一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法。所述方法包括：配制可溶性金属盐处理液；将负载/原位生长有电解水催化剂的电极插入处理液，通过电沉积技术对催化剂进行表面处理，形成致密表面膜；对间歇电解工况下催化剂的稳定性进行评价。本发明专利技术提供的间歇式电解水催化剂稳定性的提高方法，不仅适用于启停工况，同时使得电解水制氢系统能够直接消纳间歇性的可再生能源电力，提高可再生能源的利用率。用率。用率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法


[0001]本专利技术属于可再生能源存储与转化
，具体涉及一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法。

技术介绍

[0002]可再生能源电力驱动电解水制氢是提高可再生能源利用效率的重要途径。然而，当电解槽与可再生能源电力系统集成时，由于可再生能源电力的间歇性和波动性，制氢进程不可避免被打断。在极端情况下，断路导致电解池转变成燃料电池甚至腐蚀电池，对制氢系统带来不可预测的后果。
[0003]目前广泛研究的非贵金属产氢催化剂在连续电解工况下表现出优异的稳定性，然而在间歇电解条件下的稳定性亟待提高，已成为可再生能源电力驱动的分布式制氢技术走向应用的重要挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法，本方法的工艺路线环保、安全，不仅适用于启停工况，同时使得电解水制氢系统能够直接消纳间歇性的可再生能源电力，达到提高可再生能源的利用率的目的。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法，在金属盐处理液里，采用电沉积方法对负载/原位生长有电解水催化剂的电极进行表面处理，形成表面膜来提高催化剂在间歇电解工况下的稳定性。
[0007]具体地，一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法，包括如下步骤：配置可溶性金属盐处理液；通过电沉积技术对负载/原位生长有电解水催化剂的电极进行表面处理；编写电化学测试方法，评价间歇电解工况下催化剂的稳定性。
[0008]进一步地，所述金属盐处理液包括可溶性金属盐、络合剂和溶剂。例如，所述金属盐处理液由可溶性金属盐、络合剂和溶剂组成。
[0009]进一步地，所述的可溶性金属盐为卤化物或含氧酸盐。所述可溶性金属盐为钛、锆、铪、铌、钽或钨可溶性金属盐中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述金属盐处理液还包括碱金属氢氧化物。例如，所述金属盐处理液由可溶性金属盐、络合剂、碱金属氢氧化物和溶剂组成。例如，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。可溶性金属盐：碱金属氢氧化物摩尔比为1:(0～200)。例如，钛、锆、铪、铌、钽、钨或其组合的卤化物或含氧酸盐：碱金属氢氧化物摩尔比为1:0、1:10、1:20、1:40、1:60、1:80、1:100、1:120、1:140、1:160、1:180或1:200。
[0011]优选的，所述可溶性金属盐为环保、廉价的钛、锆、铪、铌、钽、钨或其组合的卤化物或含氧酸盐中的一种或多种。
[0012]例如，所述金属盐为Na2WO4、ZrOCl2、NbCl5或HfOCl2。
[0013]优选的，所述络合剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺和葡萄糖酸钠中的一种或几种。
[0014]进一步地，金属盐处理液的浓度以金属盐的金属离子浓度来计算，金属盐的金属离子浓度为1～100mmol/L。例如，金属盐处理液的浓度以金属盐的金属离子浓度来计算，金属盐的金属离子浓度为1mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、5mmol/L、6mmol/L、7mmol/L、8mmol/L、9mmol/L、10mmol/L、11mmol/L、12mmol/L、13mmol/L、14mmol/L、15mmol/L、16mmol/L、17mmol/L、18mmol/L、19mmol/L、20mmol/L、21mmol/L、22mmol/L、23mmol/L、24mmol/L、25mmol/L、26mmol/L、27mmol/L、28mmol/L、29mmol/L、30mmol/L、31mmol/L、32mmol/L、33mmol/L、34mmol/L、35mmol/L、36mmol/L、37mmol/L、38mmol/L、39mmol/L、40mmol/L、41mmol/L、42mmol/L、43mmol/L、44mmol/L、45mmol/L、46mmol/L、47mmol/L、48mmol/L、49mmol/L、50mmol/L、51mmol/L、52mmol/L、53mmol/L、54mmol/L、55mmol/L、56mmol/L、57mmol/L、58mmol/L、59mmol/L、60mmol/L、61mmol/L、62mmol/L、63mmol/L、64mmol/L、65mmol/L、66mmol/L、67mmol/L、68mmol/L、69mmol/L、70mmol/L、72mmol/L、74mmol/L、76mmol/L、78mmol/L、80mmol/L、82mmol/L、84mmol/L、86mmol/L、88mmol/L、90mmol/L、92mmol/L、94mmol/L、96mmol/L、98mmol/L或100mmol/L。
[0015]进一步地，金属离子与络合剂的摩尔比为1：(0～10)。例如，金属离子与络合剂的摩尔比为1：0.1、1：0.2、1：0.4、1：0.6、1：0.8、1：1.0、1：1.2、1：1.4、1：1.6、1：1.8、1：2.0、1：2.2、1：2.4、1：2.6、1：2.8、1：3.0、1：3.2、1：3.4、1：3.6、1：3.8、1：4.0、1：4.2、1：4.4、1：4.6、1：4.8、1：5.0、1：5.3、1：5.6、1：5.9、1：6.1、1：6.4、1：6.7、1：7.0、1：7.2、1：7.5、1：8.0、1：8.5、1：9.0、1：9.5或1:10.0。
[0016]优选的，所述电极为玻碳片、碳纸、导电玻璃或多孔金属。
[0017]优选的，所述电沉积过程在恒定电流密度下进行，电流密度为1～100mA/cm2。例如，电流密度为1mA/cm2、5mA/cm2、10mA/cm2、15mA/cm2、20mA/cm2、25mA/cm2、30mA/cm2、35mA/cm2、40mA/cm2、45mA/cm2、50mA/cm2、55mA/cm2、60mA/cm2、65mA/cm2、70mA/cm2、75mA/cm2、80mA/cm2、85mA/cm2、90mA/cm2、95mA/cm2或100mA/cm2。
[0018]优选的，所述电沉积过程的反应时间为0.5～24小时。例如，所述电沉积过程的反应时间为0.5小时、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时、21小时、22小时、23小时或24小时。
[0019]优选的，所述电沉积过程的温度为0～80℃。例如，所述电沉积过程的温度为0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃。
[0020]优选的，所述电化学测试方法为在恒定电流密度下电解10～60分钟，停止相同时间，两者交替进行，对比电压随时间的变化曲线。例如，述电化学测试方法为在恒定电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法，其特征在于，在金属盐处理液里，采用电沉积方法对负载/原位生长有电解水催化剂的电极进行表面处理，形成表面膜来提高催化剂在间歇电解工况下的稳定性。2.根据权利要求1所述的提高间歇式电解水催化剂稳定性的方法，其特征在于，将可溶性金属盐以及络合剂分散在溶剂中，配制成不同浓度的金属盐处理液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属盐为钛、锆、铪、铌、钽、钨或其组合的卤化物或含氧酸盐。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠、三乙醇胺和葡萄糖酸钠中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用电沉积技术对负载/原位生长有电解水催化剂的电极进行表面处理。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕文团，刘启龙，肖翀，谢毅，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：