电沉积Ni-Fe-ZrO_2复合电极工艺的研究

采用电沉积方法在铜箔上制备了Ni-Fe-ZrO2复合电极。研究了纳米ZrO2微粒的质量浓度、电流密度、温度、电沉积时间等工艺参数对复合电极析氢性能的影响。结果表明:在纳米ZrO2微粒10g/L,电流密度25mA/cm2,温度40℃,电沉积时间40min的条件下,可制备出具有最佳析氢性能的Ni-Fe-ZrO2复合电极。其析氢电位大于Ni-Fe合金电极的。     

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。     

电解水Ni-S电极合金的研究

采用电沉积法在镍网上制备Ni-S合金,在固定的溶液组成、电镀的电流密度和温度的条件下,研究电沉积时间对电极析氢过电位的影响。试验结果表明,与未镀合金的电极相比,Ni-S合金电极的析氢过电位可降低130mV,具有很好的析氢反应活性。     

Ni-W-P/ZrO2复合电极的制备及其催化析氢性能

在电沉积Ni-W-P合金的工艺基础上,通过加入ZrO2微粒,制备了Ni-W-P/ZrO2复合电极.通过扫描电子显微镜(SEM)对电极的表面形貌进行了表征,利用稳态极化曲线、电流密度-时间(i-t)曲线等电化学测试方法研究了电极的催化析氢性能,考察了镀层中ZrO2复合量对电极析氢性能的影响.     

碱性电解水析氢电极的研究进展

电解水制氢将成为未来绿色制氢工业的核心技术。研究新型阴极材料以有效降低阴极过电位,对降低电解水能耗和设备成本、提高生产稳定性和安全性,具有十分重要的现实意义。本文主要对碱性水溶液电解制氢工业的析氢阴极材料进行综述。围绕电极结晶结构设计和尺寸结构设计两个主要的电极发展方向,重点介绍了3类基于电沉积制备技术的Ni基电极材料:合金析氢电极、复合析氢电极、多孔析氢电极。分析了当前析氢电极在实验研发与工业应用中存在的问题。指出采用电沉积法,制备催化活性更高且适用于工业电解环境的多元复合电极材料将是今后析氢电极发展的趋势。     

离子膜电解槽用纳米Ni-Mo合金阴极的制备及其催化析氢性能

采用正交实验法确定了电沉积N i-Mo合金的最佳工艺。通过测试N i-Mo合金在模拟氯碱工业离子膜电解槽工艺条件下的阴极极化曲线,考察了N i-Mo合金电极的催化析氢性能。结果表明,当电流密度为3.0kA/m2时,N i-Mo合金电极的析氢过电位较镀镍电极降低约400 mV,反应活化能仅为24.89 kJ/mol。扫描电镜观察到N i-Mo合金电极表面微观粗糙,X射线衍射测试结果表明,所制备的N i-Mo合金为纳米晶结构,平均晶粒尺寸为2.25 nm。     

Ni-Mo合金电极的制备条件对其析氢性能的影响

采用电沉积技术制备了N i-M o合金电极,研究了电流密度、pH、温度对电极析氢催化活性的影响,得出了较适宜的工艺配方,该配方下制备的合金结构介于晶态和非晶态之间,具有较好的析氢催化活性。在28%的KOH溶液中,析氢电流密度为100 mA/cm2时,析氢电位比N i电极降低近300 mV。     

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究

利用循环伏安曲线研究了Ni2+、Sn2+络合离子的电沉积过程,在镍网基体上采用恒电位法电沉积制备了Ni-Sn合金。室温条件下,在30%KOH溶液中测试纯镍、雷尼-Ni和Ni-Sn合金电极的阴极极化曲线,比较三种电极的催化析氢性能。结果表明,Ni-Sn合金可以提高镍的催化析氢性能。在室温25℃,阴极极化电流密度20A/dm2和30A/dm2时,Ni-Sn合金电极的析氢过电位分别为137mV和161mV,低于雷尼-Ni电极的299mV和341mV。     

镍铁锌复合电极的制备和电化学性能表征

通过电沉积方法在泡沫镍表面沉积镍铁锌复合材料来制备析氢电极。通过改变电沉积的电流大小和沉积时间来调控镍铁锌复合材料的形貌和结构,利用泡沫镍和复合材料的高催化性、高比表面积和高电导性的特性,研究不同形貌和结构的复合电极对析氢效果的影响。运用多种分析测试技术对制备的复合材料进行表征,并通过电化学方法对复合电极的析氢性能进行研究,研究表明当电沉积的阴极电流密度为80m A、沉积时间为3600 s时,复合材料的电催化析氢性能最好。     

钴钨复合电极在碱性介质中的电催化析氢性能

为提高电极的电催化析氢性能,在钴电沉积中加入钨粉,制得钴钨复合电极,采用阴极极化曲线法、交流阻抗技术和扫描电子显微技术研究了电极在碱性介质中的催化析氢性能。与钴电极相比,钴钨复合电极表面粗糙,具有较大的交换电流密度和较小的析氢反应电阻。结果表明：复合电极的电催化析氢性能优于钴电极。     

电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展

在“碳达峰、碳中和”的目标下，绿氢成为极具前景的清洁能源。碱性电解水制取绿氢技术商业化程度最高，但由于析氧反应(OER)动力学过程缓慢且需要较高的过电位，成为制约电解水电极效率的主要瓶颈。商业电解槽中广泛使用的镍网或泡沫镍电极的OER性能仍有很大提升空间，在其上复合镍基催化功能层，开发新型高活性的析氧电极有利于提高电极效率，降低制氢成本。电沉积技术具有工艺简单、条件温和、利于放大生产自支撑电极的优势，成为工业化生产OER电极的理想工艺之一。本文综述了近年来利用电沉积技术制备的镍基析氧电极并用于碱性电解水的研究进展。采用电沉积技术在镍网或泡沫镍基底上制备镍(氢)氧化物、双金属及多元金属以及非金属掺杂的镍基催化剂作为催化功能层，通过增强催化功能层的电导率及金属间的协同作用、增加活性位点数量、减小扩散路径以及改变表面原子构型等方式提高镍基自支撑电极的OER性能。最后，展望了镍基自支撑电极在电解水领域的应用，同时指出了电沉积法制备电极材料存在的挑战。     

控制电位脉冲电沉积法制备析氢Ni-S电极

采用控制电位脉冲电沉积法制备Ni-S合金电极,并在25%NaOH溶液中测试阴极极化曲线和交流阻抗,表征所制备电极的催化析氢活性。探讨了脉冲电流密度,脉冲限制电位及硫脲加入量对电沉积的影响,确定了电沉积制备Ni-S电极的适宜条件。结果显示:脉冲电流密度为7.1 A/dm2,脉冲电位上限为-0.70 V,脉冲电位下限为-1.75 V,V(瓦特镍溶液)(290 g/L NiSO4.6H2O,50 g/LNiCl2.6H2 O,40 g/L H3 BO3)与V(10%硫脲)比值为20∶8,制备的Ni-S电极具有最高的催化析氢性能。     

恒电位沉积制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极

在电解水析氢析氧过程中,反应生成的气体易粘附粉末状电极的表面,形成严重的"气泡屏蔽效应"。因此制备出电催化性能优异且超疏气纳米结构电解水电极具有重大意义。通过选取具有亲水性的本征材料,利用恒电位沉积与高温缓慢氧化制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极,并研究了其作为电解水催化剂的析氢析氧活性以及超疏气性能。     

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.     

电沉积制备Ni-P非晶态催化电极上的析氢反应

用直接电沉积法在室温下制备出不同磷含量的Ni-P合金电极,用恒电流极化法研究了电极在20℃的1 mol/L KOH溶液中作为析氢反应阴极的催化性能,并用XRD及SEM方法研究了Ni-P合金镀层的组织结构. 实验结果表明,磷含量为8.49 at%的Ni-P合金电极具有优良的催化性能,在150 mA/cm2的电流密度下,析氢反应过电位最低,约为95 mV, 比纯镍电极低342 mV, 低电流密度区的Tafel斜率为65.4 mV/dec, 表现出良好的析氢催化活性, 这种高催化活性与镀层磷含量及组织结构有关.     

梯度电流密度下电沉积制备铜-镍-钼合金电极及其性能研究

采用梯度电沉积法制备铜基Cu–Ni–Mo合金电极,电流密度参数为:10 mA/cm^2×5 min+30 mA/cm^2×40 min+50 mA/cm^2×5 min。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了Cu–Ni–Mo合金镀层的表面形貌、元素组成、相结构和各元素的化学价态,并通过线性扫描伏安曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)和计时电流法对比了Cu–Ni和Cu–Ni–Mo合金电极在1 mol/L KOH溶液中的析氢性能和稳定性。结果表明,所得Cu–Ni–Mo合金镀层是呈花椰菜多孔形貌的非晶态结构。与Cu–Ni合金电极相比,Cu–Ni–Mo合金电极具有更大的比表面积,可为析氢反应提供更多活性位点,表现出更好的析氢性能,稳定性也更好。     

电沉积法制备Co-Mo-P电极材料作为析氢催化剂

通过恒电流电沉积法在金属镍片上制备了Co-Mo-P电极材料,采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了Co-Mo-P在1 mol·L-1 KOH的碱性溶液中对析氢反应的催化性能。结果表明,Co-Mo-P具有较好的催化析氢稳定性,其催化析氢性能明显高于Co-P。     

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%。     

电沉积制备Pt-Ru合金电极

采用电沉积法制备Pt-Ru合金电极.研究了电解液中Pt和Ru的浓度对电极表面组成形貌和电催化活性的影响.实验表明,优化电解液中Ru的浓度,可使电极表面形成分布均匀的纳米级Pt-Ru合金,并表现出良好的电催化性能.采用环境扫描电子显微镜表征电极的表面形貌;采用能谱仪测定Pt-Ru电极的表面组成;采用循环伏安法测量Pt-Ru电极的电化学性能.     

不锈钢上电沉积活性铂

采用低毒、较缓和条件下预处理不锈钢基底,在电沉积过程中引入超声波振荡技术,并筛选出最佳电流密度组合进行电沉积,制备出与基底粘结牢固、析氢电催化性能高的不锈钢镀铂电极。从电极的双层电容值可推出电极活性的改善主要归因子表面粗糙度的增加。