【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢电极领域，具体涉及一种高性能三元电解水制氢阳极电极及其制备工艺。
技术介绍
1、电解水制氢装备是氢能产业的核心装备之一，该装备的能源转换效率和制造成本是制约氢能产业发展的两大核心问题，也是目前氢能领域亟需解决的核心科学技术问题。
2、目前，国内外各大高校、研究机构对电解水制氢技术的重点研究方向之一是高性能析氢、析氧催化剂的开发和机理研究，但在电极制备工艺方面仍存在催化剂电极长期稳定性问题，且生产成本过高，难以进行规模化生产应用。随着氢能产业的快速推进，绿氢市场对电解水制氢装备的需求快速增加，突破和解决能耗高、效率低等电解水制氢的技术瓶颈成为氢能领域亟需解决的技术问题。
3、根据engel-brewer价键理论，某些过渡金属合金对析氢反应有高的电催化活性，因而过渡金属合金成了本研究领域的热点。在过渡金属合金中，镍合金电极以制备工艺简单、成本低同时又具有良好的电化学性能和较好的耐蚀性而受到了广泛的关注。传统镍合金电极的制备工艺为电镀、气相沉积、刷浆涂敷、磁控溅射等。通常这些方法得到的电极，基体与催化剂之间会存在较为明显的金属相界面，这会使得电极表面的催化剂经长时间使用后产生脱落。相比二元制氢电极，三元制氢电极在该方面的问题尤为突出，按标准金属覆盖层结合力试验标准astm b571将电极进行弯折试验后，很多三元制氢电极的金属涂层会发生明显的脱落现象，这会导致电极的催化性能降低，影响电极的电流密度，从而影响到制氢设备的正常运行。此外，三元制氢电极在高电流密度、高温下的物理及电化学方面的稳定
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高性能三元电解水催化阳极电极及其制备工艺。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种高性能三元电解水制氢阳极电极，其特征在于：包含金属镍基体和三元催化剂层，三元催化剂层覆盖在金属镍基体表面。
4、进一步的，所述金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
5、进一步的，所述三元催化剂层为镍、锰、铁的三种金属的合金。
6、一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，包含以下步骤：
7、步骤一：将金属镍基体进行前处理；
8、步骤二：将金属镍基体在电沉积液中进行电沉积；
9、步骤三：将电沉积完的阳极电极进行后处理。
10、进一步的，所述金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
11、进一步的，所述步骤一具体为将金属镍基体放入浓度为20%的氢氧化钠溶液中进行超声波清洗，再先后用纯水、无水乙醇对金属镍基体进行清洗；然后将金属镍基体浸没在含量为75g/l naoh、25g/l na2co3、20g/l na3po4•12h2o、6g/l na2sio3的溶液中10~20分钟，除去表面油脂层；再先后用纯水、无水乙醇对金属镍基体进行多次清洗，并进行干燥处理。
12、进一步的，所述步骤二具体为将前处理后的金属镍基体作为阴极，镍板作为阳极，在10~20g/l mnso4、15~20g/l feso4•7h2o、160~180g/l niso4•6h2o、20g/l c6h5na3o7•h2o、40g/l h3bo3、35g/l nacl、0.05~0.1g/l十二烷基硫酸钠的电沉积液中电沉积3~4小时，溶液ph为4.0，电流密度为6 ~10 a/dm2，溶液温度为50~60℃。
13、进一步的，所述步骤三具体为将电沉积完成的三元电解水制氢阳极电极用纯水进行多次冲洗；再用无水乙醇对三元电解水制氢阳极电极进行多次清洗，并进行干燥处理。
14、进一步的，所述干燥处理为用暖风机吹风干燥或使用恒温干燥箱进行干燥。
15、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
16、（1）电沉积法的制备工艺提高了催化剂层的密度和厚度均匀性，锰元素的加入使得催化剂晶格结构更加致密，通过这两方面工艺的相互结合显著提高了催化剂层的结合力，大大提高电极的稳定性和使用寿命，解决了目前三元催化电极结合力差、催化剂层易脱落的问题。且锰元素的加入提高了电沉积的电流效率，减少了制备过程的电耗。
17、（2）引入的适量铁元素与水进行配位发生去质子化反应，能够降低生成中间体和产物所需的能量，同时随着铁元素加入可以与其他离子发挥协同作用，改变电催化剂电子结构，提高催化剂层表面粗糙度，提供更多表面反应活性位点，增加电极的析氧活性，降低电极的过电位，从而降低制氢能耗。
18、（3）相比溶剂热法、磁控溅射、等离子体喷涂等方法，本专利技术提供的电极制备工艺工艺简单，反应条件温和易控，易于产业化和工业上放大生产。
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1.一种高性能三元电解水制氢阳极电极，其特征在于：包含金属镍基体和三元催化剂层，三元催化剂层覆盖在金属镍基体表面；所述三元催化剂层为镍、锰、铁的三种金属的合金。
2.根据权利要求1所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极，其特征在于：所述金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
3.一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
5.根据权利要求3所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：所述步骤一具体为将金属镍基体放入浓度为20%的氢氧化钠溶液中进行超声波清洗，再先后用纯水、无水乙醇对金属镍基体进行清洗；然后将金属镍基体浸没在含量为75g/LNaOH、25 g/L Na2CO3、20g/L Na3PO4•12H2O、6g/L Na2SiO3的溶液中10~20分钟，除去表面油脂层；再先后用纯水、无水乙醇对金属镍基体进行多次清洗，并进行干燥处理。
<...【技术特征摘要】
1.一种高性能三元电解水制氢阳极电极，其特征在于：包含金属镍基体和三元催化剂层，三元催化剂层覆盖在金属镍基体表面；所述三元催化剂层为镍、锰、铁的三种金属的合金。
2.根据权利要求1所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极，其特征在于：所述金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
3.一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：金属镍基体为0.231mm丝径、40~60目的平纹镍网。
5.根据权利要求3所述的一种高性能三元电解水制氢阳极电极的制备工艺，其特征在于：所述步骤一具体为将金属镍基体放入浓度为20%的氢氧化钠溶液中进行超声波清洗，再先后用纯水、无水乙醇对金属镍基体进行清洗；然后将金属镍基体浸没在含量为75g/lnaoh、25 g/l na2co3、20g/l na3po4•12h2o、6g/l na2sio3的溶液中10~20分钟，除去表面油脂层；再先后用纯水、...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海明，郭伟，倪海宁，
申请(专利权)人：南通安思卓新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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