一种具有二级阵列结构的超亲水镍基电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电解水制氢技术，旨在提供一种具有二级阵列结构的超亲水镍基电极及其制备方法。该镍基电极是以微米级纯镍纤维制成的三维网状镍毡作为基材，在镍毡的一级表面上周期性排布微米级的二级阵列结构；该二级阵列结构是利用飞秒激光蚀刻工艺在镍毡表面形成的垄形阵列或方柱阵列中的任意一种或两种。本发明专利技术的电极制备方法备步骤简易，具备超亲水、超疏气特性，电化学性能优异，成本低廉，十分适合工业化生产和应用；飞秒激光一步法进行加工，无需后续处理，方法简单、易于操作，适合放大到工业生产规模；电极表面润湿性能大幅度增强，亲水、疏气性能优异，有利于电解过程中水的传输和气泡的脱附。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电解水制氢，特别是涉及一种具有二级阵列结构的超亲水镍基电极及其制备方法。

技术介绍

1、氢能具有热值高(143kj/g)、燃烧产物零碳排放的优点等特点。其中，通过电解水制备的绿氢技术具有广阔的应用前景。传统的电解水制氢方式包括：碱性电解水制氢(alk)、质子膜电解水制氢(pem)、阴离子膜电解水制氢(aem)、和固体氧化物电解制氢(soec)。但是目前绿氢仍受限于能耗大、成本高的产业瓶颈。因此，如何实现电解水技术的降本增效面临着巨大挑战。

2、为加快电解水的反应动力学，近年来业内研究人员在优化催化剂的化学成分组成和形貌结构方面做出了巨大努力。然而，现有的电极设计范式在实现高效质量传递和提高整体催化性能方面仍显不足。

3、电解水的理论热力学电压为1.23v，但在实际应用中因欧姆损耗、极化损耗和传质损耗，通常需要约2.0v的驱动电压，降低了能量效率。除了电催化剂的高活性之外，催化电极-电解质-气体(气-液-固)三相界面的传质对整体性能也至关重要。在工业大电流(>300ma cm-2)的情况下，因大量气泡的生长和在电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有二级阵列结构的超亲水镍基电极，其特征在于，该镍基电极是以微米级纯镍纤维制成的三维网状镍毡作为基材，在镍毡的一级表面上周期性排布微米级的二级阵列结构；该二级阵列结构是利用飞秒激光蚀刻工艺在镍毡表面形成的垄形阵列或方柱阵列中的任意一种或两种。

2.根据权利要求1所述的超亲水镍基电极，其特征在于，所述垄形阵列的尺寸规格是：垄宽a为200～350μm，垄间距b为200～350μm，垄高c为60～100μm。

3.根据权利要求1所述的超亲水镍基电极，其特征在于，所述方柱阵列的尺寸规格是：方柱边长a为200～300μm，柱间距b为200～300μm，柱高度c为50...

【技术特征摘要】

1.一种具有二级阵列结构的超亲水镍基电极，其特征在于，该镍基电极是以微米级纯镍纤维制成的三维网状镍毡作为基材，在镍毡的一级表面上周期性排布微米级的二级阵列结构；该二级阵列结构是利用飞秒激光蚀刻工艺在镍毡表面形成的垄形阵列或方柱阵列中的任意一种或两种。

2.根据权利要求1所述的超亲水镍基电极，其特征在于，所述垄形阵列的尺寸规格是：垄宽a为200～350μm，垄间距b为200～350μm，垄高c为60～100μm。

3.根据权利要求1所述的超亲水镍基电极，其特征在于，所述方柱阵列的尺寸规格是：方柱边长a为200～300μm，柱间距b为200～300μm，柱高度c为50～80μm。

4.根据权利要求1所述的超亲水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，邵归宁，李洋，吴启亮，邹翘妃，贾岩松，施建峰，顾超华，郑津洋，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：