[发明专利]镍钼硫析氢电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢气制备领域，特别是涉及一种低能耗镍钼硫析氢电极的制备方法。

背景技术

目前国内各厂家生产的水电解制氢设备，单位氢气电耗约为4.5～5.5kwh/Nm³H₂。而水电解制氢的方法比天然气重整制氢、甲醇裂解制氢、变压吸附制氢、氨裂解制氢、生物制氢等其它制氢方法能耗高，故被称作“电老虎”。因此，如何降低水电解制氢的能耗一直是业内人士追求的目标。

由水电解的基础理论知道，对于一定的电解槽，在操作条件一定的情况下，水电解的实际分解电压与超电位有关。由于氧在阳极上析出的超电位较少，氢在阴极上析出的超电位较大，所以国内外一些学者对如何降低氢的超电位从而达到降低水电解制氢能耗一直在进行不断地探索和研究。而电极作为电化学反应的场所，其结构的设计及制备工艺的优化一直是电解水技术的关键，它对减少电解能耗起到极其重要的作用。

水电解的电极基材一般为铁、低碳钢或镍。镍与各种过渡元素，如Zn、Co、Cr、Mo等形成的二元合金制备的二元合金电极具有的氢超电位比镍电极低；而多元合金电极，如Ni-Mo-Cd电极，具有的活性更高，但是在碱液中其活性随时间的延长而减小。国外虽已出现具有较高活性、能耗低的析氢电极，但是其价格昂贵、生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高活性、能耗较低且价格较低的镍钼硫析氢电极的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种镍钼硫析氢电极的制备方法，包括以下步骤：

1)按以下配方配制水溶液镀液：

a)镍-硫溶液：硫酸镍280～350g/L，氯化镍90～150g/L，硫脲35～50g/L，硼酸10g/L～30g/L；

b)镍-钼溶液：硫酸镍230～300g/L，碳酸钾90～130g/L，柠檬酸三钠120～180g g/L，氯化镍90～150g/L。

2)电镀：用镍板作阳极，用泡沫镍作阴极，两电极之间的距离是20～150mm，电镀过程如下：

第一遍镍-硫：温度25～55℃，电流密度2～6A/m²，时间10～30min；

第一遍镍-钼：温度20～50℃，电流密度2～8A/m²，时间40～80min；

第二遍镍-硫：温度20～50℃，电流密度2～6A/m²，时间10～30min；

第二遍镍-钼：温度20～50℃，电流密度2～8A/m²，时间40～80min。

优选的是，上述的制备方法还包括在电镀之前对泡沫镍电极进行除油和酸洗，所述的除油过程为：将除油液加热至35～55℃，除油液的PH值为10～14，将泡沫镍放入除油液中，接通电源，平均电流密度为4～10A/m²，在正、负极各除油5～20min；所述的酸洗过程为：将除完油的泡沫镍放入盐酸中，浸泡，盐酸质量百分比浓度为30％～60％，温度为20～40℃，酸洗时间为10～30min。

所述的水溶液镀液的优选配方是：a)镍-硫溶液：硫酸镍320g/L，氯化镍120g/L，硫脲40g/L，硼酸20g/L；b)镍-钼溶液：硫酸镍265g/L，碳酸钾110g/L，柠檬酸三钠50g/L，氯化镍120g/L。

优选的是，所述的电极之间的距离是70～90mm。

优选的是，所述的电镀工艺为：

第一遍镍-硫：温度38℃，电流密度4A/m²，时间20min；

第一遍镍-钼：温度35℃，电流密度5A/m²，时间60min；

第二遍镍-硫：温度35℃，电流密度4A/m²，时间20min；

第二遍镍-钼：温度35℃，电流密度5A/m²，时间60min。

实验证明，利用由本发明的方法制备的镍钼硫析氢电极组装成的电解槽进行水电解制氢时，能耗比原等离子喷涂Ni-Al阴极可降低12～20％，节能效果明显，且其价格仅为国外相同能耗析氢电极的1/3～1/5。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的Ni-Mo-S析氢电极的制备方法进行详细说明。以下实施例中的电镀工艺均在具有16个小室、直径为150mm的模拟电解槽中进行。

实施例1

1)水溶液镀液配方：