[發明專利]一種電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法

在審

• 申請號: 202111160588.3
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113881960A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 唐長斌;劉子龍;崔段段;俞永奇;李志港;于麗花;薛娟琴
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C25B11/052
• 分類號: C25B11/052;C25B11/063;C25B11/091;C25B1/04;C23C28/04;C23C4/131;C23C4/10;C25D15/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，首先在預處理好的鈦基材表面利用電弧熱噴涂制備出(Ti+Zr)N中間層，而后在(Ti+Zr)N中間層上表面利用陽極復合電沉積制備WC復合的錳鉬氧化物活性表層，最終得到Ti/(Ti+Zr)N/(Mn_1-xMo_x)O_2+x-WC形穩涂層陽極，其中x為摩爾數，其值取0.1～0.2。

2.根據權利要求1所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述鈦基材的預處理是堿洗除油、草酸刻蝕和噴砂處理，使得表面形成凹凸不平的麻面層，呈灰色，失去金屬光澤，獲得無油污和氧化皮的潔凈表面。

3.根據權利要求1所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述電弧熱噴涂采用兩絲同送方式，所選取的噴涂絲材，一根為純鋯絲，另一根為純鈦絲，在大氣環境中噴涂絲材穿過噴涂噴嘴中心，設定噴涂功率30-40kW，電弧電壓5-35V，噴涂距離100-250mm，壓縮空氣壓力0.3-1.0MPa，噴涂過程中借助高溫高速焰流，通過噴涂絲材與空氣中氮氣、氧氣反應形成(Ti+Zr)N中間層。

4.根據權利要求3所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，在制備中間層前首先對預處理后的鈦基材進行電弧噴涂預熱，溫度控制為70-150℃。

5.根據權利要求1或3或4所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述(Ti+Zr)N中間層厚度為30-200μm。

6.根據權利要求1所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述復合電沉積制備WC復合的錳鉬氧化物活性表層，是是以Ti/(Ti+Zr)N為陽極，兩塊等面積的不銹鋼板為陰極，置于含MnSO₄、Na₂MoO₄、納米級WC微粒及H₂SO₄的混合溶液中進行電沉積制備。

7.根據權利要求1所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述混合溶液中MnSO₄濃度為0.2-0.3mol/L，Na₂MoO₄濃度為0.02-0.04mol/L，納米級WC顆粒添加量為5-30g/L，用H₂SO₄調節溶液pH至0.5，電沉積溫度為70-90℃，電沉積時間為20-60min，電流密度為400-800A·m^-2。

8.根據權利要求6或7所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，完成沉積后，將所制備的陽極用蒸餾水沖洗干凈，熱風吹干，得到表面致密、均勻的Ti/(Ti+Zr)N/(Mn_1-xMo_x)O_2+x-WC形穩陽極材料。

9.根據權利要求6所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，在將陽極和陰極置于混合溶液之前，將陽極除油潔凈，并經10-20％HNO₃溶液中浸蝕2-3min。

10.根據權利要求6所述電解海水制氫用低成本鈦基二氧化錳復合陽極制備方法，其特征在于，所述電沉積制備過程中保持對混合溶液進行機械攪拌，確保WC顆粒懸浮，攪拌速率控制在200-600rpm。