[发明专利]一种高效的Ni-S-B析氢电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效的Ni‑S‑B析氢电极，包括镍基体和沉积在所述镍基体表面的Ni‑S‑B镀层，所述Ni‑S‑B镀层包括以下重量百分含量的组分：Ni：40～85％，S：5～50％，B：0.1～10％。本发明还公开了其制备方法和应用，本发明提高了析氢电极的析氢催化活性，降低了析氢电极的析氢过电位。

技术领域

本发明涉及电催化析氢技术领域，尤其涉及一种高效的Ni-S-B析氢电极及其制备方法和应用。

背景技术

氢能因其储量丰富、清洁高效和能量密度高等优点，被认为是一种理想的能源载体并得到了世界各国的广泛关注。电解水制氢具有技术成熟，工艺简单、无污染、制氢的氢气纯度高等优点，是目前大规模、廉价制氢的重要方法。然而，在实际生产过程中，由于析氢过电位的存在，增加了电解水过程中的能耗，限制了水电解工业的发展。Pt、Pd等贵金属虽然具有较低的析氢过电位，然而其储藏量有限，价格较高，难以大规模工业化应用。因此，研发一种具有高析氢催化活性和稳定性的析氢电极具有重要的现实意义和实用价值。

在众多的非贵金属析氢电极中，Ni-S合金具有高催化活性、制作简单和低成本等优点，使其受到了科研工作者的广泛关注，而在Ni-S合金中引入其他有益元素是进一步提高其析氢活性的有效方法。硼(B)是一种重要的非金属元素，研究表明，在Ni合金中掺杂可减低氢的脱附能，提高析氢反应速度，从而增加电极的析氢催化活性。

目前，析氢电极的制备方法主要有：热分解法、离子溅射法、机械合金化和电沉积法等。热分解法制备的材料成分易控，工艺简单，成本低廉，然而镀层的强度不高，所能分解产生的金属化合物的种类和浓度都是有限的。离子溅射可以得到任意比例以及各种不同结构的合金电极，然而这些方法对设备的要求较高，过程复杂，不适合大规模工业化生产。机械合金化法工艺简单、成本低、产量大，然而在研磨过程中易产生杂质、污染、氧化和应力等缺陷。相较而言，电沉积具有工艺简单，成本较低，具有镀层均匀、厚度易控、镀层成分及材料选择性广等优点，是近年来制备析氢电极的首选方法。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种高效的Ni-S-B析氢电极及其制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效的Ni-S-B析氢电极及其制备方法和应用，以提高析氢电极的析氢催化活性，降低析氢电极的析氢过电位。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种高效的Ni-S-B析氢电极，包括镍基体和沉积在所述镍基体表面的Ni-S-B镀层，所述Ni-S-B镀层包括以下重量百分含量的组分：Ni：40～85％，S：5～50％，B：0.1～10％。

优选地，所述的Ni-S-B镀层包括以下重量百分含量的组分：Ni：50～85％，S：10～45％，B：1～5％。

优选地，所述的Ni-S-B镀层包括以下重量百分含量的组分：Ni：70％，S：25％，B：5％；或Ni：64％，S：33％，B：3％；或Ni：60％，S：36％，B：4％。

优选地，所述的Ni-S-B镀层的厚度为10～40μm。

优选地，所述的Ni-S-B镀层的厚度为30μm或25μm或20μm。

一种高效的Ni-S-B析氢电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供电镀水溶液，所述电镀水溶液包括以下浓度的组分：镍源80～160g/L，硫脲80～130g/L，硼源10～45g/L，络合剂60～100g/L，导电剂20～60g/L，糖精0.5～5.0g/L，磺基水杨酸5～30g/L；

(2)以镍基体为阴、阳极，阴、阳极间的距离为0.5～3.0cm，用所述步骤(1)得到的电镀水溶液进行电镀，得到Ni-S-B析氢电极。