[發明專利]一種高效的Ni-S-B析氫電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811330230.9
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109537006B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 廉冀瓊;張厚安;歐陽明亮;鄧沁鈴;古思勇
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C22C19/03;C25B11/054;C25B11/091
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

本發明公開了一種高效的Ni?S?B析氫電極，包括鎳基體和沉積在所述鎳基體表面的Ni?S?B鍍層，所述Ni?S?B鍍層包括以下重量百分含量的組分：Ni：40～85％，S：5～50％，B：0.1～10％。本發明還公開了其制備方法和應用，本發明提高了析氫電極的析氫催化活性，降低了析氫電極的析氫過電位。

技術領域

本發明涉及電催化析氫技術領域，尤其涉及一種高效的Ni-S-B析氫電極及其制備方法和應用。

背景技術

氫能因其儲量豐富、清潔高效和能量密度高等優點，被認為是一種理想的能源載體并得到了世界各國的廣泛關注。電解水制氫具有技術成熟，工藝簡單、無污染、制氫的氫氣純度高等優點，是目前大規模、廉價制氫的重要方法。然而，在實際生產過程中，由于析氫過電位的存在，增加了電解水過程中的能耗，限制了水電解工業的發展。Pt、Pd等貴金屬雖然具有較低的析氫過電位，然而其儲藏量有限，價格較高，難以大規模工業化應用。因此，研發一種具有高析氫催化活性和穩定性的析氫電極具有重要的現實意義和實用價值。

在眾多的非貴金屬析氫電極中，Ni-S合金具有高催化活性、制作簡單和低成本等優點，使其受到了科研工作者的廣泛關注，而在Ni-S合金中引入其他有益元素是進一步提高其析氫活性的有效方法。硼(B)是一種重要的非金屬元素，研究表明，在Ni合金中摻雜可減低氫的脫附能，提高析氫反應速度，從而增加電極的析氫催化活性。

目前，析氫電極的制備方法主要有：熱分解法、離子濺射法、機械合金化和電沉積法等。熱分解法制備的材料成分易控，工藝簡單，成本低廉，然而鍍層的強度不高，所能分解產生的金屬化合物的種類和濃度都是有限的。離子濺射可以得到任意比例以及各種不同結構的合金電極，然而這些方法對設備的要求較高，過程復雜，不適合大規模工業化生產。機械合金化法工藝簡單、成本低、產量大，然而在研磨過程中易產生雜質、污染、氧化和應力等缺陷。相較而言，電沉積具有工藝簡單，成本較低，具有鍍層均勻、厚度易控、鍍層成分及材料選擇性廣等優點，是近年來制備析氫電極的首選方法。

因此，本發明人對此做進一步研究，研發出一種高效的Ni-S-B析氫電極及其制備方法，本案由此產生。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種高效的Ni-S-B析氫電極及其制備方法和應用，以提高析氫電極的析氫催化活性，降低析氫電極的析氫過電位。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種高效的Ni-S-B析氫電極，包括鎳基體和沉積在所述鎳基體表面的Ni-S-B鍍層，所述Ni-S-B鍍層包括以下重量百分含量的組分：Ni：40～85％，S：5～50％，B：0.1～10％。

優選地，所述的Ni-S-B鍍層包括以下重量百分含量的組分：Ni：50～85％，S：10～45％，B：1～5％。

優選地，所述的Ni-S-B鍍層包括以下重量百分含量的組分：Ni：70％，S：25％，B：5％；或Ni：64％，S：33％，B：3％；或Ni：60％，S：36％，B：4％。

優選地，所述的Ni-S-B鍍層的厚度為10～40μm。

優選地，所述的Ni-S-B鍍層的厚度為30μm或25μm或20μm。

一種高效的Ni-S-B析氫電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供電鍍水溶液，所述電鍍水溶液包括以下濃度的組分：鎳源80～160g/L，硫脲80～130g/L，硼源10～45g/L，絡合劑60～100g/L，導電劑20～60g/L，糖精0.5～5.0g/L，磺基水楊酸5～30g/L；

(2)以鎳基體為陰、陽極，陰、陽極間的距離為0.5～3.0cm，用所述步驟(1)得到的電鍍水溶液進行電鍍，得到Ni-S-B析氫電極。