[发明专利]一种高效、长寿命硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效、长寿命硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF催化剂及其制备方法，该催化剂由载体多孔泡沫镍表面负载钴、钨和硼制备而成，所述钴、钨和硼由氯化钴、钨酸钠、硼酸的混合溶液通过单脉冲电沉积法负载于泡沫镍表面。本发明的催化剂的产氢效率高、分布致密、性能稳定，是一种非贵金属催化剂。本发明的催化剂中CoWB通过单脉冲电沉积技术制备后可以均匀分布在泡沫镍表面且结合致密，该催化剂在硼氢化钠水溶液中的产氢速率可以高达20L/min·g，使用寿命也可高达750小时。本发明催化剂的制备方法简单方便，成本低、可以进行大规模生产，可以为无人机、仿生鱼及其他便携式燃料电池电源和室外氢气球提供化学现场制氢技术。

技术领域

本发明属于氢能及燃料电池技术领域，具体涉及硼氢化钠水解制氢用泡沫镍负载CoWB催化剂(CoWB/NF)及其单脉冲电沉积制备方法。

背景技术

氢能源视作可再生无污染的清洁能源一直倍受各国能源方面研发的重视。因为它的易储存性，能量富含丰富，运输方便以及制氢工艺的的日趋成熟等优势，使得氢能的发展成为一个必要的趋势。水解也是目前可以用到的比较成熟的制氢方法，制作高效、经济适用的催化剂的方法有很多，常用的我们从技术上划分为如下4种：(1)热分解法，(2)物理法，(3)化学涂覆法，(4)电化学法。这其中又以由于电化学方法(特别是电沉积法)工艺简单、成本低,具有例如镀层均匀、厚度易控、镀层成分及材料选择性广等优点，被广泛应用于催化剂等合金的制备。

电沉积法是目前比较成熟的获得合金的方法之一。研究发现影响阴极材料活性的因素主要有能量因素和几何因素。能量因素主要体现在金属-氢键的键能，这种适量吸附氢特性的金属易于形成活性较高的金属合金。几何因素方面主要考虑的是材料的比表面积和表面形态。因此，如何增大接触面积成为析氢反应的最普遍的方式，而泡沫合金由于具有极大的表面积而愈受青睐，同时目前主要采用多孔电极和增加表面粗糙度来获得最大的活性表面。目前，现有技术中硼氢化钠水解制氢用催化剂以Pt、Ru贵金属及其合金颗粒催化剂为主，缺点是成本高、难回收、反应不易控制。专利201310093360.6公开一种硼氢化钠溶液水解制氢催化剂及其制备方法，是一种泡沫镍载钌催化剂，成本高反应不易控制；虽然也是在多孔泡沫镍表面上负载催化剂，但是采用的方法是直流电镀，镀液体系不同，催化剂活性组分与载体间的结合力差，催化剂在反应过程中易脱落。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高效、长寿命硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF(钴钨硼/泡沫镍)催化剂，该催化剂是一种高性能、长寿命硼氢化钠水解制氢非贵金属催化剂。

本发明还提供硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF(钴钨硼/泡沫镍)催化剂的单脉冲电沉积制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种高效、长寿命硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF催化剂，由载体多孔泡沫镍表面负载钴、钨和硼制备而成，所述钴、钨和硼由氯化钴、钨酸钠、硼酸的混合溶液通过单脉冲电沉积负载于泡沫镍表面。

其中，所述多孔泡沫镍为多孔分布，面密度范围为300-500g/m²。

所述氯化钴、硼酸、钨酸钠的混合溶液中氯化钴的浓度20-60g/L、钨酸钠的浓度9.895-23.0875g/L、硼酸的浓度20-40g/L。

本发明所述的单脉冲电沉积法制备高效、长寿命硼氢化钠水解制氢用CoWB/NF催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将多孔泡沫镍浸在无水乙醇中，超声波振荡清洗；以充分清除泡沫镍表面的污渍；

(2)将步骤(1)乙醇浸泡过的多孔泡沫镍用超纯水超声波振荡，然后浸在稀盐酸中超声振荡；去除表面氧化物；

(3)将稀盐酸浸泡过的多孔泡沫镍用超纯水超声振荡清洗，振荡清洗后进行干燥，称重并保存备用；