一种电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种电极材料及其制备方法和应用，电极材料的制备方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电极领域，具体而言，本专利技术涉及一种电极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]碱性电解水电极材料多为镍网，虽然镍网具有优异的稳定性，但由于镍网比表面积小，其催化活性位点少，催化活性较差
。
在传统化工行业，由于具有丰富多孔形貌，雷尼镍常作为高活性催化剂用于加氢催化等反应
。
近年来，有研究者将镍铝或者镍锌制成金属粉末，使用等离子热喷涂的方法负载到镍网，通过碱液刻蚀后得到多孔雷尼镍，有效提升了电极材料的电化学比表面积，从而提升了电解水催化活性
。
然而镍网负载雷尼镍容易脱落，造成催化稳定性不足
。
即使对镍网表面进行改性，如酸洗
、
喷砂处理等，能有效改善喷涂金属粉末与基底结合力，但在碱性电解水大电流密度
、
高温高压
、
长时间工作条件下仍然容易脱落
。
[0003]研究发现，等离子喷涂前金属粉处于半熔融状态，金属粉出喷嘴后温度下降快，减弱了与基底形成金属键的能力；金属粉喷出具有非常大的动量，在镍丝偏离正面位置不容易附着，导致镍网上金属粉附着率低；且镍网空隙多，造成大部分粉料喷空
、
浪费；喷涂过的金属粉形貌
、
流动性改变，无法重复利用，利用率低；等离子喷涂工艺对工艺参数控制要求高，对喷涂条件要求严格，先需将原材料制备成合格的金属粉，对球形度及粒径都有严格要求，极大地提高了制备成本
。
[0004]在提升碱性电解水电极材料活性的同时，为保持电极材料的稳定性，需改进等离子喷涂工艺或采用新的工艺，提升金属催化剂与镍网基底之间的结合力
。
同时需提升原料利用率，保证电极材料在大规模生产时具有成本经济性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：碱性电解水电极材料镍网催化活性较差
。
使用等离子热喷涂的方法负载金属粉末到镍网上，容易脱落，造成催化稳定性不足
。
[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的实施例提出一种电极材料及其制备方法和应用，利用含锌
/
铝的液态合金浸润金属基底，实现金属基底牢固负载含锌
/
铝的合金层，并通过碱刻蚀制得金属基底负载多孔金属层电极材料
。
负载的多孔金属层与基底结合牢固，有效提升了电极材料的活性和稳定性
。
[0007]本专利技术实施例提供一种电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)
将金属原料进行熔炼，得到熔炼液；其中，所述金属原料包括锌和
/
或铝；
[0009](2)
将金属基底浸入熔炼液中，然后取出，冷却，得到负载金属层的金属基底；
[0010](3)
将所述负载金属层的金属基底浸入碱液中进行刻蚀，得到电极材料
。
[0011]本专利技术实施例的电极材料的制备方法带来的优点和技术效果，利用含锌
/
铝的液态合金浸润金属基底，实现金属基底牢固负载含锌
/
铝的合金层，并通过碱刻蚀制得金属基
底负载多孔金属层电极材料
。
负载的多孔金属层催化剂与基底结合牢固
、
附着力强
、
实现金属基底无死角覆盖，且制备方法简单，制备时间短，可连续批量制备，材料可重复利用，利用率达到
100
％，无需金属制粉，有效提升了电极材料的活性
、
稳定性与制备的经济性
。
[0012]在一些实施例中，所述步骤
(1)
中，所述金属原料中锌和
/
或铝的原子百分含量为5％
‑
90
％；
[0013]和
/
或，所述金属原料还包括锌和铝以外的金属
。
[0014]在一些实施例中，所述步骤
(1)
中，所述金属原料包括镍；
[0015]和
/
或，所述金属原料还包括铁和
/
或钼；
[0016]和
/
或，所述金属原料包括镍
、
铁和铝，镍
、
铁和铝的原子比为
20
‑
90:5
‑
80:5
‑
90
；
[0017]和
/
或，所述金属原料包括镍
、
钼和锌，镍
、
钼和锌的原子比为
20
‑
90:5
‑
80:5
‑
90。
[0018]在一些实施例中，所述步骤
(2)
中，所述金属基底的形状包括箔状
、
网状
、
泡沫状中的至少一种；
[0019]和
/
或，所述金属基底包括纯金属
、
合金中的至少一种；
[0020]和
/
或，所述金属层为合金层；
[0021]和
/
或，将金属基底浸入熔炼液中的时间为
5s
‑
1min
；
[0022]和
/
或，重复将金属基底浸入熔炼液中，然后取出冷却的过程，得到负载金属层的金属基底
。
[0023]在一些实施例中，所述步骤
(2)
中，通过将金属基底装入自动收卷机中，用无机辊将所述金属基底下压至熔炼液液面，开动自动收卷机，实现将金属基底浸入熔炼液中，然后取出的步骤；控制自动收卷机的转速为5‑
20
转
/
分
。
[0024]在一些实施例中，所述步骤
(3)
中，所述碱液的质量百分浓度为
20
‑
40wt
％；
[0025]和
/
或，浸入碱液中的时间为
5min
‑
12h。
[0026]本专利技术实施例提供一种电极材料，采用本专利技术实施例的制备方法制备得到，所述电极材料包括金属基底和负载于所述金属基底上的多孔金属层
。
[0027]本专利技术实施例的电极材料带来的优点和技术效果，电极材料包括金属基底和负载于金属基底上的多孔金属层，负载的多孔金属层催化剂与基底结合牢固，有效提升了电极材料的活性和稳定性
。
[0028]在一些实施例中，所述多孔金属层为多孔合金层；
[0029]和
/
或，所述多孔金属层包括镍
、
镍合金中的至少一种；所述镍合金为镍铁合金，镍和铁的原子比为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将金属原料进行熔炼，得到熔炼液；其中，所述金属原料包括锌和
/
或铝；
(2)
将金属基底浸入熔炼液中，然后取出，冷却，得到负载金属层的金属基底；
(3)
将所述负载金属层的金属基底浸入碱液中进行刻蚀，得到电极材料
。2.
根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中，所述金属原料中锌和
/
或铝的原子百分含量为5％
‑
90
％；和
/
或，所述金属原料还包括锌和铝以外的金属
。3.
根据权利要求2所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中，所述金属原料包括镍；和
/
或，所述金属原料还包括铁和
/
或钼；和
/
或，所述金属原料包括镍
、
铁和铝；镍
、
铁和铝的原子比为
20
‑
90:5
‑
80:5
‑
90
；和
/
或，所述金属原料包括镍
、
钼和锌；镍
、
钼和锌的原子比为
20
‑
90:5
‑
80:5
‑
90。4.
根据权利要求1所述的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(2)
中，所述金属基底的形状包括箔状
、
网状
、
泡沫状中的至少一种；和
/
或，所述金属基底包括纯金属
、
合金中的至少一种；和
/
或，所述金属层为合金层；和
/
或，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任永军，刘涛，陈宏，杨灏，陶成强，张国珍，刘鹏，王晓龙，任志博，王金意，张畅，卢启辰，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：