[發明專利]一種析氫電極及其制備和應用

有效

• 申請號: 201611115439.4
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108172850B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 王二東;劉乾鋒;孫公權
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88;H01M6/34
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種析氫電極，其特征在于：所述電極以泡沫金屬為基底，其上負載有金屬球狀顆粒，顆粒表面覆蓋一層納米級厚度的氫氧化物層和微量的催化劑鉑納米粒子；

所述泡沫金屬為泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鐵中的一種；金屬球狀顆粒中的金屬為鎳、鈷、鉬中的一種或二種以上，所述金屬氫氧化物為氫氧化鎳或氫氧化鈷或氫氧化鉬中的一種或二種以上；

表面的金屬鍍層顆粒堆積而成的孔道直徑在0.5-2 um，相鄰顆粒相互貼合或顆粒與顆粒之間存在著1-100 nm的縫隙，顆粒表面的氫氧化物層具有直徑在10-100 nm孔道。

2. 如權利要求1所述析氫電極，其特征在于：所述金屬球狀顆粒直徑為0.2-3 um；所述金屬氫氧化物的厚度為5-200 nm；所述金屬鉑納米粒子的直徑為1-50 nm。

3. 如權利要求1所述析氫電極，其特征在于：如權利要求1所述析氫電極，其特征在于：催化劑鉑的載量為2-50 ug/cm²，均勻分布在金屬鍍層表面，鉑顆粒被金屬的氫氧化物隔開。

4. 如權利要求1所述析氫電極，其特征在于：所述泡沫金屬的厚度為0.5-3.0 mm，孔道數目為50-200 PPI，通孔率95-100%。

5.一種權利要求1-4任一所述析氫電極的制備方法，其特征在于：包括以下步驟，

(1)金屬鍍層的制備：將泡沫金屬浸漬于一含有氯化鎳、氯化鈷鹽或鉬酸銨中的一種或二種以上電鍍液中進行電沉積反應；所述電沉積容量為10-300 C/cm²，于所述泡沫金屬表面得金屬顆粒構成的球狀顆粒，所述球狀顆粒的直徑為0.2-3 um；

(2) 金屬鍍層的陳化處理：將步驟(1)所得具有金屬鍍層的泡沫金屬置于含氯離子的水溶液中室溫陳化處理，至球狀顆粒生長出納米片層狀氫氧化物層；

(3)析氫電極的制備：將步驟(2)所得具有金屬鍍層且經陳化處理的電極浸漬于含有鉑鹽的化學沉積溶液中進行化學沉積反應至鉑載量為2-50 ug/cm²，得未處理的析氫電極；

(4)析氫電極的后處理：將步驟(3)所得未處理的析氫電極置于氯化鈉溶液中陳化處理，得析氫電極。

6. 如權利要求5所述析氫電極的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述金屬電鍍液的pH值為3-6；電沉積反應的電流密度為100-4000 mA/cm²；反應溫度為20-80℃；步驟(1)所述電鍍液中鉬鹽、鈷鹽、鎳鹽濃度為0.1-1mol/L。

7.如權利要求5所述析氫電極的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述化學沉積溶液為氯鉑酸或氯亞鉑酸時，所述溶液pH值為1-4，所述化學沉積溶液為氯鉑酸鉀或氯亞鉑酸鉀的堿性溶液時，所述溶液pH值為10-14；鉑鹽中鉑含量在化學沉積溶液中的濃度為1-100ppm；化學沉積反應溫度為20-80℃。

8.如權利要求5所述析氫電極的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述含氯離子的水溶液為0.1-0.5mol/L的氯化鈉或氯化銨或氯化鉀中一種或二種以上的溶液；陳化處理時間為12-48小時；步驟(4)所述氯化鈉溶液的濃度為0.1-0.5mol/L氯化鈉溶液；陳化處理時間為12-120小時；陳化處理溫度為15-40℃。

9.一種權利要求1-4任一所述析氫電極的應用，其特征在于：所述析氫電極為氫析出反應電極，為電解水制氫反應電極、或鎂-水電池陰極。