一种亲疏水一体化复合多孔电极及其改性方法技术

本申请提供一种亲疏水一体化复合多孔电极及其改性方法，该改性方法包括如下步骤：S01、将金属多孔电极进行预处理，得到预处理金属多孔电极；将所述预处理金属多孔电极的一侧面进行单面密封，另一侧面进行表面疏水改性，得到疏水金属多孔电极；S02、将步骤S01的疏水金属多孔电极的密封面的密封拆除后进行亲水处理，真空热固化，得到亲疏水一体化复合多孔电极。制备得到的亲疏水一体化复合多孔电极具有良好耐钝化性，其一侧亲水、一侧疏水，电化学反应更充分、反应效率更高。本申请的制备方法简单、制备成本低、制备时间短，生产效率较高，易于批量化或大规模生产。易于批量化或大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种亲疏水一体化复合多孔电极及其改性方法


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种亲疏水一体化复合多孔电极及其改性方法。

技术介绍

[0002]在电解水反应中，多孔电极是电化学反应进行的场所，起着传输物质和传输电子的作用，水的吸入与排出对电化学反应的效率有一定的影响。通常，在电解水过程中，电解水用多孔电极与极板接触侧需要一定的亲水性，以有利于反应物水进入反应场所，另一侧则需要一定的疏水性，以便反应物水在膜电极侧能够充分反应。因此，多孔电极一般需要设置一面亲水、一面疏水，这样有利于水的进入与排出。
[0003]在电解池环境中，金属多孔电极很容易发生钝化而导致电极的接触电阻增加。而且，目前对多孔电极一般仅考虑单侧亲疏水性的研究，进行亲水性相关改性的研究较少，或者很少考虑双面不同亲水性的研究。多孔扩散层的亲疏水性容易影响电解池的物料传输，进而影响整个电磁的性能，很难满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术实施例提供一种亲疏水一体化复合多孔电极及其改性方法，旨在解决现有的多孔电极容易被钝化、物料传输低效、反应物反应效率低、很难满足实际使用的需要等问题。
[0005]为实现上述目的，一方面，本专利技术实施例提供一种亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，包括如下步骤：
[0006]S01、将金属多孔电极进行预处理，得到预处理金属多孔电极；将所述预处理金属多孔电极的一侧面进行单面密封(密封面)，另一侧面进行表面疏水改性，得到疏水金属多孔电极；
[0007]S02、将步骤S01的疏水金属多孔电极的密封面的密封拆除后进行亲水处理，真空热固化，得到亲疏水一体化复合多孔电极。
[0008]作为优选的实施方式，步骤S01中，
[0009]所述金属多孔电极为钛金属多孔电极。
[0010]所述预处理通过酸蚀、热酸蚀或电化学抛光实现。
[0011]所述预处理通过如下方法实现：将所述金属多孔电极置于混合溶液中进行酸蚀0.5min～20min，得到预处理金属多孔电极。
[0012]所述混合溶液为HF(氟化氢)、HNO3(硝酸)和H2O(水)的混合溶液，所述HF的质量分数为0.1％～5％，所述HNO3的质量分数为0％～50％。通过混合溶液酸蚀，以去除金属多孔电极表面的钝化层，同时实现表面粗糙化，提高其导电性和增加基体表面的粗糙度。
[0013]所述酸蚀的时间优选为5min～10min；所述HF的质量分数为0.5％～2％；所述HNO3的质量分数为10％～20％。
[0014]所述疏水改性通过电泳、喷涂或电沉积实现。所述疏水改性通过如下方法实现:将疏水性溶液喷涂于所述预处理金属多孔电极的另一侧面，得到喷涂金属多孔电极；以所述喷涂金属多孔电极作为阴极、以阳离子聚合物为定势离子、以混合电解液作为电解液进行阴极电泳沉积，真空干燥，得到疏水金属多孔电极(金属多孔电极的另一侧面沉积一层疏水T i N复合涂层)。
[0015]所述疏水性溶液为浓度0.3％～7％的KH560，优选为0.3％～3％的KH560。KH560的浓度过高会影响多孔电极的导电性，过低则容易使得多孔电极的疏水性效果不好。
[0016]所述阳离子聚合物为氯化镁溶液；所述氯化镁溶液中氯化镁含量优选为0.3g/L～1.5g/L。
[0017]所述混合电解液为PTFE和纳米氮化钛的混合溶液，所述PTFE与所述纳米氮化钛的质量比为0.2～2.5，所述PTFE的浓度为1g/L～10g/L,所述纳米氮化钛的浓度为1g/L～10g/L。
[0018]所述阴极电泳沉积的电位为5V～70V,电泳沉积时间为1min～20min。
[0019]所述真空干燥的温度为120℃～300℃，所述真空干燥的时间为1h～2h。这样，使得金属多孔电极的该侧面具有良好的疏水性和良好的耐腐蚀钝化的能力。
[0020]作为优选的实施方式，步骤S02中，
[0021]所述亲水处理通过如下方法实现:将亲水性分散液均匀喷涂于所述预处理金属多孔电极的密封面(即单面密封的一侧面)表面，真空热固化，得到亲疏水一体化复合多孔电极。
[0022]所述亲水性分散液通过如下方法制备得到：将0.3％～3％亲水物质、0.1％～0.5％粘结剂、0.1％～5％纳米氮化钛和水混合，超声分散，得到亲水性分散液；所述百分比为质量百分比。
[0023]所述亲水物质为KH550；所述粘结剂为难分解的粘结剂。
[0024]所述真空热固化的温度为120℃～250℃，时间为1h～2h。这样，能够有效提高涂层的结合力与耐钝化性。
[0025]另一方面，本专利技术实施例还提供由上述制备方法制备得到的亲疏水一体化复合多孔电极。
[0026]本申请能够有效解决现有的多孔电极容易被钝化、物料传输低效、反应物反应效率低、很难满足实际使用的需要等问题。制备得到的亲疏水一体化复合多孔电极具有良好耐钝化性，其一侧亲水、一侧疏水，电化学反应更充分、反应效率更高。本申请的制备方法简单、制备成本低、制备时间短，生产效率较高，易于批量化或大规模生产。
[0027]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、
底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0030]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0031]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0032]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、将金属多孔电极进行预处理，得到预处理金属多孔电极；将所述预处理金属多孔电极的一侧面进行单面密封，另一侧面进行表面疏水改性，得到疏水金属多孔电极；S02、将步骤S01的疏水金属多孔电极的密封面的密封拆除后进行亲水处理，真空热固化，得到亲疏水一体化复合多孔电极。2.根据权利要求1所述的亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，其特征在于，步骤S01中，所述金属多孔电极为钛金属多孔电极；所述预处理通过酸蚀、热酸蚀或电化学抛光实现；所述疏水改性通过电泳、喷涂或电沉积实现。3.根据权利要求1所述的亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，其特征在于，步骤S01中，所述预处理通过如下方法实现：将所述金属多孔电极置于混合溶液中进行酸蚀0.5min～20min，得到预处理金属多孔电极。4.根据权利要求3所述的亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，其特征在于，所述混合溶液为HF、HNO3和H2O的混合溶液，所述HF的质量分数为0.1％～5％，所述HNO3的质量分数为0％～50％。5.根据权利要求1所述的亲疏水一体化复合多孔电极的改性方法，其特征在于，步骤S01中，所述疏水改性通过如下方法实现:将疏水性溶液喷涂于所述预处理金属多孔电极的另一侧面，得到喷涂金属多孔电极；以所述喷涂金属多孔电极作为阴极、以阳离子聚合物为定势离子、以混合电解液作为电解液进行阴极电泳沉积，真空干燥，得到疏水金属多孔电极。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：申桂鑫，杨骄，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：