泡沫镍析氢电极应用进展

本文对泡沫镍电极对一元、二元、三元物质负载进行了分析及归纳,并对其析氢性能进行了评论,并展望了泡沫镍电极的发展前景。     

钛基镍-铁合金电极的制备及其析氢性能

采用恒电位电沉积法,在钛板上制备Ni-Fe合金电极。通过测量Ni-Fe合金电极在1 mol/L NaOH溶液中的阴极极化曲线,讨论了电沉积液中FeSO_4·7H_2O质量浓度、电沉积电位和时间对Ni-Fe合金电极析氢性能的影响,得到电沉积的最优工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 100 g/L,FeSO_4·7H_2O 15 g/L,H_3BO_3 20 g/L,抗坏血酸5 g/L,十二烷基硫酸钠1 g/L,pH=3.5,温度25℃,电位-1.3 V(相对于饱和甘汞电极),时间30 s。当电流密度为0.05 A/cm~2时,Ni-Fe合金电极在1 mol/L NaOH溶液中的析氢过电位比Ni电极低23%。Ni-Fe合金电极表面比Ni电极表面粗糙,其表面的Ni、Fe含量比约为2:3。     

镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能

在含有TiO₂颗粒的氨基磺酸体系镀镍液中通过电沉积制备了Ni/TiO₂复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对镀层进行表征的结果显示,TiO₂颗粒成功地沉积在镍镀层中,并改变了镍镀层的表面微观形貌和相结构。通过极化曲线、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位曲线等电化学测试考察了不同TiO₂质量浓度下所得Ni/TiO₂复合镀层的析氢活性和稳定性。与Ni镀层相比,Ni/TiO₂复合镀层显示出更高的析氢催化活性。TiO₂表面存在的羟基有利于析氢反应中氢吸附原子的形成,提高了析氢反应速率。在10 mA/cm²的阴极电流密度下,以6 g/L TiO₂制备的复合镀层表现出较低的析氢过电位(310 mV),具有最高的析氢活性。     

释氢多孔镍电极的制备及性能

1、绪言近年来,国内外关于电解工业中释氢活性阴极的研究非常活跃,并有过不少文献报道。我们在前人的基础上,用 Ni—Zn合金电镀法制得的多孔 Ni 电极具有比表面积大、释氢超电位低的性能。曾经有人推测:能量因素和几何因素是影响释氢电极化学性能的两大主要因素。我们发现本实验所制的多孔 Ni 电极在碱液中的释氢动力学参数     

锡阴电极的制备及析氢性能的研究

为了提高锡电结晶过电位,改善锡镀层表面形貌和制备较好的镀锡电极,通过电镀技术在室温条件下制备了不同电镀液条件下的锡镀层,运用线性伏安法、交流阻抗法和电势阶跃法等电化学方法和SEM技术研究了酸性镀锡体系中明胶对锡沉积的影响。阴极极化曲线和交流阻抗曲线表明,明胶能增大锡沉积反应的电荷传递内阻,提高锡电沉积过电位,延缓锡电沉积反应。电势阶跃表明,锡的电结晶过程遵循扩散控制瞬时成核和三维生长方式的结晶机理。SEM分析结果表明,添加明胶能使锡镀层光滑致密、晶粒细小。电极的极化曲线表明,镀锡电极能提高析氢电位,其中添加明胶所得的锡电极的析氢效果最好。     

电沉积方法制备镍硫析氢电极及其电化学性能

采用恒电流电沉积方法制备Ni-S电极,通过极化曲线研究了硫脲质量浓度、电流密度、镀液温度、电沉积时间等对Ni-S电极析氢性能的影响,获得了较佳的制备工艺:NiSO4·6H2O187.2g/L,硫脲100g/L,H3BO340g/L,NaCl 20g/L,pH=4,电流密度30 mA/cm2,镀液温度55℃和电沉积时间1...     

复合电沉积制备镍-石墨烯电极及其电催化析氢性能研究

以紫铜为基体,电沉积制备了镍还原氧化石墨烯(Ni-RGO)复合电极,研究了石墨烯质量浓度、电流密度、pH、温度和时间对Ni RGO复合电极的电催化析氢性能。得到最佳配方和工艺条件为:Ni(NH2SO3)2·4H2O 350 g/L,NiCl2·6H2O 10 g/L,C6H8O7·H2O 5 g/L,H3BO320 g/L,十二烷基苯磺酸钠0.12 g/L,RGO 0.16 g/L,pH 3.5,温度40°C,电流密度5 A/dm^2,时间10 min。该条件下所得Ni-RGO复合电极的电催化析氢性能最佳。     

电沉积制备泡沫镍/镍–硫–二氧化钛复合电极及其析氢催化活性

以泡沫镍为基体,利用电沉积法制备Ni–S–TiO_2多孔复合电极,镀液组成和工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 180~250 g/L,H_3BO_3 35~40 g/L,硫脲100~150 g/L,TiO_2纳米微粒(粒径约为20 nm)5~20 g/L,表面活性剂0.1 g/L,pH 3.5~4.0,温度45°C,电流密度30 mA/cm~2,机械搅拌速率250~300 r/min,时间30 min。研究了镀液中TiO_2添加量对复合电极析氢活性的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪表征了Ni–S–TiO_2复合电极的表面形貌和晶态结构。利用阴极极化曲线和电化学阻抗谱测试研究不同电极在1 mol/L NaOH溶液中的析氢催化活性,并通过计时电位法研究电极的稳定性。结果表明,Ni–S–TiO_2电极由纳米TiO_2粒子相和非晶态Ni–S相构成,其析氢催化活性和稳定性优于Ni–S电极。     

镍渣基泡沫玻璃的制备及其性能研究

以镍渣和废玻璃作为主要原料,使用Na2CO3为发泡剂,采用模具装填法来烧制泡沫玻璃.研究了镍渣的掺量、发泡剂掺量、发泡温度和发泡时间对泡沫玻璃的气孔结构和相关力学性能的影响.研究表明:镍渣掺量减少,Na2CO3掺量增加和发泡温度的升高,均会降低泡沫玻璃的体积密度,提高样品的平均气孔直径;镍渣掺量对泡沫玻璃的组成成分和晶体种类没有明显的影响;以20%镍渣和80%玻璃粉为主料,5%~7%Na2CO3为发泡剂,在发泡温度870 ℃下保温60 min,可以制备出气孔率为85.14%,体积密度为0.3715 g/cm3,抗折强度为2.062 MPa,平均气孔直径在3.13 mm的镍渣基泡沫玻璃.     

铁硼基海绵催化电极的制备及其高效析氢性能

采用温和化学镀法在非导电基底材料聚氨酯海绵(PU)上成功制备了NiB@Fe–B/PU催化电极,并通过掺杂少量第三种元素,如钴、钼等金属元素制备了NiB@Fe–Co–B/PU和NiB@Fe–Mo–B/PU催化电极。结果表明,掺杂钴、钼可明显提升NiB@Fe–B/PU催化电极的析氢性能,其中掺杂钴的性能更优。在0.5 mol/L缓冲液(磷酸缓冲盐溶液,PBS)中,NiB@Fe–Co–B/PU电极的析氢反应(HER)过电位仅为161 mV(电流密度, j=50 mA/cm2),塔菲尔斜率为68.24 mV/dec,且在过电位为61 mV下能够稳定工作24 h以上,电化学稳定性良好。     

泡沫镍电极的制备和电性能研究

以球型氢氧化亚镍粉末为活性物质,研究了导电剂,粘合剂等因素对泡沫镍电极性能的影响,通过实验找出诸因素与活性物质之间的最佳配比,得到用球型亚镍作为泡沫镍电极活性物质的适宜的工艺条件,为球型亚镍的使用提供了参考数据。     

活性镍纳米电极的制备及其电化学性能

针对海水防污技术研究了两种镍电极在海水中的析氢性能.采用交流电在阳极氧化铝(AAO)模板上沉积镍纳米线与化学镀结合的方法制备了镍纳米电极,用机械抛光的方法制备了镍本体电极.用SEM表征了AAO模板与镍纳米线阵列,用XRD表征了两种电极的结构.循环伏安、极化曲线和交流阻抗的测试表明纳米电极具有较大的活性面积,更好的析氢催化活性和更小的析氢反应电阻.尤其在电流密度为100mA/cm2时,纳米电极的极化电位比镍本体电极正移约357mV,表现出更好的析氢性能.     

高活性镍钴铁三元合金电极的制备及析氢性能研究

为进一步提高镍基电极的析氢性能,采用恒电位沉积法,通过改变镀液中各合金的质量浓度比、沉积电位、沉积时间等条件,制备出一种高活性的镍钴铁三元合金电极。通过测定电极在1 mol/L的NaOH溶液中的极化曲线,得到最佳的沉积工艺条件为:36.25 g/L NiSO_4·6H_2O,1.25 g/L NiCl_2·6H_2O,5 g/L CoSO_4·7H_2O,7.5 g/L FeSO_4·7H_2O,10 g/L H_3BO_3,0.5 g/L抗坏血酸,1 g/L十二烷基硫酸钠,pH=4.0,电沉积电位-1.45 V,电沉积时间300 s。阴极极化曲线测试结果表明在5 A/dm^2的条件下,镍钴铁三元合金电极的析氢过电位降低至121 mV,相比于纯镍电极过电位降低近50%,相比于镍钴电极过电位降低近35%。     

电沉积镍-钼-钴泡沫合金析氢电极的工艺研究

以聚氨酯海绵为基体,通过导电化处理、电沉积Ni–Mo–Co合金以及热分解处理工艺,制备了Ni–Mo–Co泡沫合金。研究了七水合硫酸钴和二水合钼酸钠用量、电流密度、温度等电沉积工艺参数对合金析氢性能的影响。结果表明,在七水合硫酸钴用量为14g/L,二水合钼酸钠用量为10g/L,温度为35°C,电流密度为8A/dm2的条件下制备的泡沫合金有最高的析氢活性,具有很大的比表面积。扫描电镜观察显示,制备的Ni–Mo–Co合金为三维网状结构,合金骨架有大量的微裂纹,表面为均匀致密的球状颗粒。     

镍-钨/二氧化锆纳米复合电极析氢性能的研究

在含有20g/L硫酸镍、45 g/L钨酸钠、50 g/L配位剂和10g/L二氧化锆(粒径约20 rim)的溶液(pH=6)中,电沉积制备了Ni-w/ZrO,纳米复合电极.通过电化学方法研究了该纳米复合电极在质量分数为30%的NaOH溶液中的催化析氢性能,并与Ni-W合金电极进行了对比.利用扫描电镜观察了电极的表面形貌.结果表明,Ni-W/ZrO2纳米复合电极的催化析氢活性及稳定性均优于Ni-W合金电极.     

镍基析氢阴极技术综述

氯碱工业是我国基础原材料工业,在国民经济中发挥着举足轻重的作用。降低阴极高析氢过电位是目前氯碱工业节能降耗、提高企业经济效益的关键。在最近十几年中,活性阴极技术的研究与应用日益受到人们的重视。影响镍基析氢活性电极性能的主要因素有两种:一是电极材料结晶结构的影响;二为电极真实比表面积的影响,当电极材料的真实表面积远大于表观面积。本文综上了阴极析氢电极在专利申请上的发展历程,从而有助于阴极析氢电极研究人员了解该技术专利动向。     

镀液温度对镍电极电催化析氢性能的影响

采用由10 g/L NiCl₂·6H₂O、30 g/L NH₄Cl和350 g/L Ni(NH₂SO₃)2·4H₂O(氨基磺酸镍)组成的镀液(p H=3.8),在温度25～45°C和电流密度3 A/dm²的条件下电镀30 min,获得镍电极。研究了镀液温度对镍镀层表面形貌和析氢催化活性的影响。结果表明,镀液温度为35°C时,镍镀层结晶最细致,电催化析氢性能和稳定性最佳。