电沉积Ni-Mo-C合金电极析氢机理的研究

采用电沉积法在纯铜表面制备Ni-Mo-C合金电极材料,采用线性伏安扫描法(LSV)、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法对Ni-Mo-C合金在1 mol/L NaOH溶液中的析氢机理进行研究。结果表明:Ni-Mo-C电极表面发生的析氢反应(HER)是分步进行的,即H_(ads)的吸附和脱附,两步反应均为受扩散控制的不可逆反应;C元素可通过抑制H_(ads)的吸附,增强电极对H_(ads)的脱附能力,进而提高合金的析氢性能;高电极电位下,Mo会与Ni发生协同效应,增强合金的析氢性能。     

TiO2对Sn-Ni合金电极析氢性能的影响

采用电沉积法在纯铜表面制备了Sn-Ni/TiO_2复合电极,采用扫描电镜、能谱仪、激光共聚焦显微镜、阴极极化曲线和电化学阻抗谱对电极的形貌、成分、粗糙度和析氢性能进行了研究。结果表明,随着TiO_2质量浓度从0 g/L增加到1.0 g/L,电极的析氢性能先增强后减弱;TiO_2质量浓度为0.8 g/L时所制备的Sn-Ni/TiO_2电极TiO_2含量最高,表面观察到TiO_2花粉状团聚物,粗糙度最大,析氢性能最佳。     

高活性复合多孔泡沫NiZn合金电极的制备与表征

采用电沉积、热处理与HCl腐蚀相结合的方法制备了具有纳米孔隙结构的复合多孔泡沫NiZn合金电极,用扫描电子显微镜(SEM)观测了电极的表面形貌,用能谱分析(EDS)研究了电极成分,采用氮吸附法对比了电极的比表面积和孔径,用X射线衍射(XRD)分析了电极相组成,用阴极极化曲线研究了在30%KOH(质量分数)溶液中电极的析氢电催化性能。结果表明,经600℃热处理后,泡沫NiZn合金电极形成孔隙结构,通过10%HCl进行腐蚀,在合金孔隙骨架表面形成纳米层状结构。与泡沫镍电极相比,泡沫NiZn合金电极比表面积更大,且纳米材料具有良好的催化活性,在电流密度200mA·dm-~(2)时,600℃处理后和HCl处理后的泡沫NiZn合金电极析氢过电位分别降低了222,276mV,说明该复合多孔泡沫合金电极可以显著降低析氢过电位,提高电极的析氢活性。     

酸处理对PtCu/CeO_x复合膜电极析氢性能的影响

通过IBS技术制备PtCu/CeOx复合膜电极,在不同的酸处理条件下对膜电极进行后处理。XRD分析结果表明,PtCu/CeOx复合膜电极表层形成了PtCu置换固溶体合金,原有的Pt晶格受压应力收缩,导致晶面间距缩小。AFM分析结果表明,经过50℃酸处理后的PtCu/CeOx复合膜电极表面平均粗糙度增大4.2%。电化学性能测试结果表明,在不同的酸处理条件下,电极的析氢催化性能有显著提高,用50℃的0.5 mol/L H2SO4溶液酸处理30 min可以使其析氢电位正移30.8%,同时析氢性能提升约21.6%。     

沉积电流对Ni-Mo-Co合金析氢催化性能的影响

采用电沉积方法在Cu基体上制备出Ni-Mo-Co三元合金电极,主要研究了沉积电流对Ni-Mo-Co合金电极析氢催化活性的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分别研究了Ni-Mo-Co合金镀层的表面形貌、元素组成和晶体结构,采用稳态极化曲线和交流阻抗技术研究了Ni-Mo-Co合金电极在30%KOH溶液中的析氢催化性能。结果表明:电沉积Ni-Mo-Co合金外观呈银白色,表面光滑细致,为非晶态结构。合金电极的析氢催化性能随着沉积电流的增大表现为先升高后降低的趋势,当沉积电流密度为15 mA.cm-2时,获得合金镀层具有最低的析氢过电位η100=139 mV,显示出良好的析氢催化活性。其析氢反应为Volmer-Heyvosky反应机制,主要受电化学脱附步骤控制。     

电沉积Ni-S-Zr合金电极析氢电催化性能的研究

用电沉积方法制备了Ni-S-Zr合金电极，用扫描电镜观察电极的表面形貌，通过阴极极化曲线及交流阻抗等电化学技术研究其析氢催化性能。结果表明：在80℃碱性溶液中的Ni-S-Zr的析氢催化性能较好，与Ni，Ni-S电极相比具有较高的表观交换电流密度、较小的反应电阻及较大的表面粗糙度。说明向Ni-S中引入Zr离子所形成的三元合金镀层，具有较高的析氢催化活性和良好的电化学稳定性。     

稀土在Ni/MH电池中应用研究

综述了稀土在N i/MH电池中的作用机理。贮氢合金中稀土的含量和组成改变合金的微晶结构,影响合金的吸放氢特性。镍电极中掺杂稀土添加剂一方面可以有效地提高析氧过电位,改善N i/MH电池高温性能。另一方面稀土的掺杂使N i(OH)2晶格发生畸变,改善材料的质子扩散性能,减少电化学反应阻抗。此外,电解液中引入稀土化合物,可增大电极表面的活性中心。阐述了稀土是改善N i/MH电池性能的一种有效的活性材料和添加剂。     

聚乙烯还原氧化镍制备Ni-C微粉析氢催化剂的研究

利用聚乙烯(PE)与Ni_2O_3混合后在氩气气氛下反应制备Ni-C微粉。探究质量混合比与反应温度对Ni-C微粉生成及性能的影响。采用同步热分析仪(TG-DSC)监测反应过程,Ni-C微粉的物相组成和微观形貌由XRD和SEM-EDS确定,Ni-C微粉析氢催化性能由电化学工作站测试(Parstat 3000A)。研究表明,PE与Ni_2O_3混合物在加热过程中PE熔化后与Ni_2O_3反应。温度高于1 073K条件下,固相产物由镍、碳单质组成。固相产物的镍含量随样品中Ni_2O_3含量升高而升高;温度升高使镍单质的团聚程度增大。样品PE/Ni_2O_3=1/3在1 073K下所得Ni-C微粉优于铂片的析氢催化性能,低于铂片电极的过电势。在1 000次循环伏安测试后仍保持了良好的析氢催化效果。     

Co替代Ni对A2B7型贮氢电极合金相结构及电化学性能的影响

采用感应熔炼方法制备了La0.75Mg0.25Ni3.5-xCox(x=0,0.25,0.75,1)四元贮氢合金,系统地研究了合金B侧Co对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响.X衍射(XRD)分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5-xCox由(La,Mg)2Ni-7相(包括Gd2 Co7型高温相和Ce2 Ni7型低温相)组成.此外,随着Co元素的加入,该类合金中出现CaCu5型LaNi5相.电化学测试表明,随Co含量的增加,合金电极活化次数增大,合金电极的最大放电容量增大,合金的最大放电容量由x =0.25时的376.53 mAh/g增加到x=1时的401.62mAh/g,氢扩散系数增大,循环稳定性变差,合金的高倍率放电性能降低,Co含量对合金电极高倍率放电性能HRD值的影响与对合金电极交换电流密度的影响趋势一致,这表明电极合金表面的电化学反应对合金的动力学性能影响更大.     

一种降低二硫化钼基催化析氢电极电荷转移阻抗的方法

正专利申请号:CN201811060352公开号:CN109112565A申请日:2018.09.12公开日:2019.01.01申请人:电子科技大学本发明属于催化析氢技术领域,具体涉及一种降低二硫化钼基催化析氢电极电荷转移阻抗的方法。针对现有的二硫化钼纳米薄片间及其与底部电极之间载流子传输效率低、半导体2H相二硫化钼催化析氢活性低的问题,本发明的技术核心包括如下内容:(1)掺入聚乙烯吡咯烷酮,     

铁元素对镍基Ni-S合金涂层电极析氢性能的影响

采用电沉积法在制备Ni-S合金涂层电极的基础上,向镀液中添加硫酸亚铁,在镍箔表面制备Ni-Fe-S三元合金镀层,利用扫描电镜和X射线衍射仪研究涂层的形貌和物相,利用X射线光电子能谱分析涂层的元素价态,用电化学工作站测试涂层电极在氢氧化钾电解质中的电催化析氢性能和耐蚀性能,并与Ni-S合金涂层电极进行对比。结果表明,Ni-Fe-S涂层电极表面由许多瘤状突起构成;Fe元素的加入提高了合金涂层的非晶度和对碱性电解质的耐蚀性;与Ni-S合金涂层电极相比,Ni-Fe-S涂层电极的析氢过电位降低128 mV(36.6%),表明电极对氢的析出反应具有较高催化活性。     

粉末冶金法制备La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Mn_x(x=0-0.4)合金及其电化学贮氢性能研究

为了改善稀土系A_2B_7型贮氢合金的电化学贮氢性能,采用粉末冶金方法制备的La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.5-x)Mn_x(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,研究少量Mn替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响。结果表明:合金由La Ni5、La2Ni7两相组成,随着Mn含量的增加,两相晶胞逐渐膨胀。Mn的加入能显著改善合金的电化学性能,然而过高的Mn含量会对合金的放电性能带来不利影响。其中La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.2)Mn_(0.3)合金电极的最大放电容量为362.3m Ah/g,经过100次循环后容量保持率为69.5%。此外,合金电极的高倍率放电性能、线性极化曲线以及电化学交流阻抗谱的测试均表明合金的电化学动力学性能随着Mn含量的增加先增大而后减小。     

电沉积Co-Ni-W合金电极在碱性溶液中的析氢电催化活性

用电沉积的方法制备了Co Ni W合金电极。用稳态极化曲线法和交流阻抗技术研究了其在 7mol·L- 1 NaOH溶液中的析氢电催化活性。结果表明 :在碱性条件下 ,Co Ni W合金电极比Ni Co ,Ni W合金电极具有更低的析氢过电位 ,其析氢的表观活化能为 44 .2kJ·mol- 1 ,具有较高的析氢催化活性 ,是一种有工业应用前景的的析氢电催化活性电极。     

电解水析氢的Ni—S非晶态合金电极的研究

用电沉积法在含有硫代硫酸内的电镀液中制备Ｎｉ－Ｓ合金电极。该电极在５ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液，８０℃作析氢反应的电极，实验结果表明，硫含量为２９．４％的非晶态合金电极对氢的析出反应具有优良的催化性能，在１５０ｍＡ／ｃｍ２的电流以密度下，析氢反应的超电压压约为８２ｍＶ。它在连续或间歇电解条件下均具有良好的电化学稳定性。并用ＸＲＤ及ＳＥＭ研究了此合金电极在电解前后的组织结构特点。     

La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x贮氢合金的电化学性能分析

采用恒电位法、EIS分析及双电极系统对La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x(x=0.9～1.10)系列合金进行电化学性能分析。结果表明,x=1.05的合金具有较好的自放电性能(CR=97.3%),而x=1.10的合金有较高的电化学容量(369 mAh.g-1)。合金电极的电化学阻抗谱(EIS)表明,随着化学计量比x的增大,合金电极的电荷迁移电阻先减小后增大,动力学性能先增强后减弱。线性极化测试表明,随着化学计量比x的增大,合金电极表面的电化学反应速率先增大后减小。通过合金电极阳极电流对时间响应的半对数曲线计算的氢扩散系数D随着化学计量比x的增大先增大后降低,说明合金内部的氢扩散能力先增强后降低。     

酸蚀处理对PtCu-CeO_x膜电极结构与催化性能的影响

采用离子束溅射镀膜技术(IBS)制备Pt Cu-Ce Ox复合薄膜电极,并对膜电极进行不同温度的酸蚀处理。分析酸蚀处理温度对膜电极性能的影响,并进一步讨论薄膜表面组分、结构与催化性能的相关性。X射线衍射(XRD)和带能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS)结果表明,Cu掺杂和酸蚀去合金化处理均降低了Pt的晶面间距,这有助于提高Pt的电子云密度,提高膜电极的催化性能;Ce Ox的加入增强了Pt颗粒的分散度,降低Pt(111)的表面能,促进Pt(111)的择优生长;膜电极催化性能与其活性比表面积之间呈现非正比关系,相对于比表面积,表面催化主相Pt的相对浓度的影响更为重要;电化学测试结果表明,经过300℃的1 h真空热处理以及在30℃、0.5 mol·L-1的H2SO4溶液中酸蚀处理30 min后的试样,析氢活性比原样提高6.78%,电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)数据显示,其Pt载量仅为0.115 mg·cm-2,表现出低Pt耗量高催化性能的明显特性。     

重金属离子掺杂TiO2光催化粉体的制备与研究

采用溶胶—凝胶法,以钛酸丁酯(C1_6H_(36)O_4Ti_4)为钛源,无水乙醇(C_2H_6O)为有机溶剂,制备了TiO_2粉体,随后进行重金属Cu和Ag掺杂研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对产物进行了表征,分析了离子的不同掺杂量对TiO_2粉体晶型的影响。研究在紫外光(365 nm)照射下用合成的Cu/TiO_2和Ag/TiO_2催化降解亚甲基蓝的效果,分析了离子掺杂浓度对TiO_2粉体光催化性能的影响。     

聚丙烯还原氧化镍制备Ni-C微粉催化电极材料的研究

利用聚丙烯(PP)与氧化镍(NiO)粉末混合物(质量比1∶2.3～1∶2.7)在氩气气氛下加热制备Ni-C微粉析氢电极催化材料。重点探究质量比对Ni-C微粉制备过程及其催化性能的影响。采用同步热分析仪(TG-DSC)监测反应过程,利用XRD和SEM-EDS确定反应固相产物的物相组成及微观形貌,析氢催化性能及稳定性由电化学工作站(Parstat 3000A)测试获得。结果表明,混合粉末在加热过程中PP发生熔化和裂解反应,其裂解产物还原NiO。当温度高于1 073K时,固相产物由镍、碳单质组成。固相产物中镍单质的含量随初始NiO含量的增加而增大。由PP∶NiO=1∶2.6及1∶2.7两样品制备的Ni-C微粉在高过电位下以及低过电位下均拥有较好的析氢效果及稳定性,1 000次循环伏安测试后仍保持了良好的析氢催化效果。     

高压复合储氢装置用Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金

高压复合储氢装置将高压储氢技术与固态储氢材料相结合，具有高压气态储氢质量储氢密度高与固态储氢材料体积储氢密度高的双重优势，有效提升实用化高压复合储氢装置的能量储氢密度和空间利用率。发展适合于高压复合储氢装置用固态储氢材料是提升高压复合储氢装置性能的关键。本文研究了矿产资源丰富、低成本的AB₂型Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金，结果表明(Ti_0.85Zr_0.15)_1.1Cr_0.95Mo_0.05Mn储氢合金在303,323和343 K放氢平台压分别为0.78,1.44和2.46 MPa,303 K下最大吸氢容量1.76%，吸氢平台压为1.02 MPa，滞后因子为0.27，吸氢焓变(ΔH)和熵变(ΔS)分别为21.5 kJ·mol^-1 H₂和90.3 J·K^-1·mol^-1 H₂，适用于高压复合储氢装置用储氢合金。     

(La_xNd_y)_(0.90)Mg_(0.10)Ni_(3.09)Mn_(0.12)Co_(0.60)Al_(0.13)贮氢合金自放电性能研究

为了提高La-Mg-Ni基贮氢合金的荷电保持率,本文研究了La/Nd比的变化对La-Mg-Ni基贮氢合金自放电性能的影响。随着Nd替代La量的增加,(LaxNdy)0.9Mg0.10Ni3.09Mn0.12Co0.60Al0.13(x/y=5,4,3,2,1)合金的荷电保持率先增大后减小,当x/y=4时,其荷电保持率达到最大值80.8%(318 K)。合金电极贮存后,FESEM-EDS和XRD分析表明,合金颗粒表面形成了Mg(OH)2和Nd(OH)3。P-C-T曲线和Tafel极化测试表明,随着Nd含量的增加,金属氢化物的稳定性呈现先增加后降低和腐蚀电流先减小后增大的规律。