一种合金网电极材料及其制备方法和应用技术

技术编号:39749542 阅读:11 留言:0更新日期:2023-12-17 23:47
本发明专利技术公开了一种合金网电极材料及其制备方法和应用,合金网电极材料的制备方法包括:将金属原料进行熔炼,浇筑得到合金锭;将合金锭扒皮后锻造成合金棒材;采用热轧机开坯,采用连轧机将合金棒材轧制成盘圆;采用拉丝机对盘圆进行多次拉拔,拉制为合金丝材;将合金丝材编织成合金网,得到合金网电极材料

【技术实现步骤摘要】
一种合金网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合金网电极材料及其制备方法和应用


技术介绍

[0002]目前主流碱性电解槽制造商生产的工业级产品单槽功率大
(1MW

16MW)
,但系统设计寿命长
(≥20

)
,要求能耗低
(
直流能耗:
3.9

4.5kWh/Nm3)。
因此,为了达到工业应用标准,电极
/
催化剂不仅要具有较好的活性保持低电压
(<2V)
,还需在高温
(80

90℃)、
高压
(1.6

2MPa)、
高浓度流动碱性电解质
(30wt

KOH)

2000

8000Am
‑2的大电流密度下稳定运行数万小时而不会出现明显的性能下降

[0003]目前,大型工业碱性电解水电极材料多为镍网及改性镍网

虽然镍网具有优异的稳定性,但纯镍网表面光滑,催化活性位点少,导致析氢

析氧过电位较低,电解槽槽压过高,电耗高

改性镍网多为镍网负载高活性催化剂,通过成分调控及比表面积调控提升镍网的催化活性

大部分改性镍网电极采用等离子喷涂

电镀

水热等技术,在镍网表面负载微纳结构镍基催化剂,如多孔雷尼镍,大大提升了催化活性

然而,镍网负载催化剂容易脱落,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,改善催化剂与基底结合力,但在碱性电解水大电流密度

高温高压

长时间工作下催化剂仍然容易脱落

不仅如此,对镍网进行改性大大增加了电极材料制备工艺的复杂性,增加了制备成本

随着电解槽单槽功率越来越大,电解槽体积不能无限扩大,提升电极工作电流密度是必然要求,而目前的电极材料很难同时满足稳定性与活性的要求


技术实现思路

[0004]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多为镍网及改性镍网

纯镍网虽然稳定性好,但纯镍材料相比镍基合金材料的催化活性较差,导致析氢

析氧过电位较高,电解槽槽压过高,电耗高

改性镍网多为镍网负载高活性催化剂,镍网负载催化剂容易脱落,催化稳定性不足,制备工艺复杂,成本高

[0005]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合金网电极材料及其制备方法和应用,合金网电极材料实现了催化剂

电极基底一体化,不仅具有优于纯金属网的优异的催化活性,而且一体化电极网在长时间服役中能够耐受高电流密度带来的冲击,保持催化活性稳定,具有优异的催化稳定性,同时极大地降低了生产成本,能够实现大批量

规模化制备

[0006]本专利技术实施例提供一种合金网电极材料的制备方法,包括以下步骤:
[0007](1)
将金属原料进行熔炼,浇筑得到合金锭;
[0008](2)
将所述合金锭扒皮后锻造成合金棒材;
[0009](3)
采用热轧机开坯,采用连轧机将所述合金棒材轧制成盘圆;
[0010](4)
采用拉丝机对所述盘圆进行多次拉拔,拉制为合金丝材;
[0011](5)
将所述合金丝材编织成合金网,得到合金网电极材料

[0012]本专利技术实施例的合金网电极材料的制备方法带来的优点和技术效果:通过熔炼

锻造

热轧

拉拔等工艺形成各种规格的合金丝,然后根据需求使用丝网编织机编织成各种类型合金网,制得的合金网电极材料

其中,熔炼可实现材料完全合金化,元素分布均匀

锻造能够可以消除合金锭内部残余应力和缺陷,使材料的强度和韧性得到提高,从而减少材料断裂和疲劳损伤的可能性,提高材料的可靠性和使用寿命

通过拉拔将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出,以获得相应的形状和尺寸的合金丝材制品,这种塑性加工方法还可提高材料的屈服点强度

合金网电极材料实现了催化剂

电极基底一体化,基底即具有良好的催化活性,不需等离子喷涂等额外工艺步骤在金属网基底上负载催化剂,极大地降低了生产成本,不仅具有优于纯金属网的优异的催化活性,而且一体化电极网能在长时间服役中耐受高电流密度带来的冲击,保持催化活性稳定,具有与纯金属网相当的优异的催化稳定性,优于合金粉末等离子喷涂金属网的稳定性,同时解决了电极活性与稳定性的问题,且能够实现大批量

规模化制备,大大减少了纯金属网电极改性等复杂电极制备工艺

[0013]在一些实施例中,所述步骤
(1)
中,所述金属原料包括
Ni、Fe、Mo、Co、W
中的至少一种;
[0014]和
/
或,所述金属原料中包括镍和钼,镍与钼的原子比为
20

90:10

80

[0015]和
/
或,所述金属原料中包括镍和铁,镍与铁的原子比为
20

90:10

80。
[0016]在一些实施例中,所述步骤
(1)
中,所述熔炼包括真空感应熔炼

真空电弧熔炼中的至少一种;
[0017]和
/
或,所述浇筑采用真空浇筑;
[0018]和
/
或,所述熔炼的温度为
1600

3500℃。
[0019]在一些实施例中,所述步骤
(2)
中,所述锻造采用热锻;
[0020]和
/
或,锻造成合金棒材后,采用车床去除凹坑和氧化皮

[0021]在一些实施例中,所述步骤
(3)
中,所述盘圆的直径为
[0022]在一些实施例中,所述步骤
(4)
中,所述合金丝材的直径为
[0023]在一些实施例中,所述步骤
(5)
中,所述编织采用重型数控金属丝网编织机;
[0024]和
/
或,所述编织采用平纹编织,斜纹编织,平纹荷兰编织,斜纹荷兰编织,反向荷兰编织中的至少一种本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种合金网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,浇筑得到合金锭;
(2)
将所述合金锭扒皮后锻造成合金棒材;
(3)
采用热轧机开坯,采用连轧机将所述合金棒材轧制成盘圆;
(4)
采用拉丝机对所述盘圆进行多次拉拔,拉制为合金丝材;
(5)
将所述合金丝材编织成合金网,得到合金网电极材料
。2.
根据权利要求1所述的合金网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
Ni、Fe、Mo、Co、W
中的至少一种;和
/
或,所述金属原料中包括镍和钼,镍与钼的原子比为
20

90:10

80
;和
/
或,所述金属原料中包括镍和铁,镍与铁的原子比为
20

90:10

80。3.
根据权利要求1所述的合金网电极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤
(1)
中,所述熔炼包括真空感应熔炼

真空电弧熔炼中的至少一种;和
/
或,所述浇筑采用真空浇筑;和
/
或,所述熔炼的温度为
1600

3500℃。4.
...

【专利技术属性】
技术研发人员:李成昌王博杨灏王金昌万芳强威威余飞王荟泽刘鹏任志博王晓龙王金意张畅郭伟琦卢启辰
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
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