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電解水制氫增加電解活性的方法

2022-11-17 來源：德祥瑞網(wǎng)業(yè) 瀏覽數(shù)：498

在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標》中發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)一章提出了強化氫能與儲能等前沿科技和

在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標》中“發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”一章提出了“強化氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領域,組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃”的發(fā)展規(guī)劃。在各種制氫技術中,電解水制氫具有資源豐富,產(chǎn)氫純度高等優(yōu)點,是最有希望成為大規(guī)模應用的氫能技術。在眾多非貴金屬催化劑中,鎳基催化劑具有較好的電催化性能、價格便宜等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛研究。當前工業(yè)化鎳基電解水電極由于傳質(zhì)慢、產(chǎn)氫效率低等因素,導致工作電流密度難以提升。多級結(jié)構(gòu)能夠為電極材料提供更多的活性位點,有助于提高電極材料的工作電流密度。

為提高電解水電極析氫反應（HER）的催化活性,以泡沫鎳作為基底,在磁場作用下垂直生長糖葫蘆狀Ni納米線陣列（Ni NWs/NF）,用電化學沉積在納米線表面沉積Ni納米球,制得鎳三維分級結(jié)構(gòu)電極（Ni/Ni NWs/NF）。與商業(yè)化電極相比,三維分級結(jié)構(gòu)電極能夠暴露出更多的活性位點,且同質(zhì)之間晶格匹配增強其性能、延長其壽命。Ni/Ni NWs/NF電極在10mAcm-2的電流密度下僅為52mV的過電位。

為了簡化操作、提高HER電極的穩(wěn)定性,一種大電流密度下的一體化電極,即利用海水電刻蝕預處理鎳網(wǎng),然后原位生長鎳納米線陣列。該一體化電極在工業(yè)要求的2-2.1V的工作電壓下能實現(xiàn)～800mAcm-2的電流密度,且在500 mAcm-2的電流密度下工作100h沒有衰減。為了進一步提高HER電極的導電性和催化活性，將銅網(wǎng)作為集流體,在光滑銅網(wǎng)上電化學沉積Ni層使其表面粗糙化,并獲得較高活性的Ni/Cu異質(zhì)界面,利用磁效應生長具有高比表面積的Ni納米線陣列分級結(jié)構(gòu)。