[发明专利]一种新型高效电解水制氢用碳基电极板

说明书

本发明提供一种新型高效电解水制氢用电极板，其特征在于：所述电极板为一种碳基板材，同时作为阴极和阳极用于电解水制氢时，产氢效率与不锈钢材质相比高1~3倍。所述碳基板材的制作工艺包括：破碎、树脂浸渍、固化、磨粉、混捏、成型、炭化和裁切。本发明的电极板原料来源广泛，生产工艺明确，成本低，而且产氢效率高。

技术领域

本发明涉及一种碳基板材及其制作方法，具体涉及一种用于电解水制氢的碳基板材。

背景技术

氢能是一种清洁的可再生能源，随着燃料电池关键技术的逐步完善，氢能的需求越来越大。电解水制氢技术成熟，设备简单，制氢过程无污染，且所得氢气的纯度高,是一种可持续的制氢技术。

目前，电解水制氢的电极板常采用表面镀了过渡金属元素的合金进行制作，成本较高，而且电解效率总体不高。除了极板自身的过电位较高外，另一个重要原因是氢析出效率不高，也就是在电解过程中，产生的大量微气泡附着在极板表面，其中一些气泡不能立即脱离极板，导致电极板的有效面积减小，加大了反应过电位，进而导致电解效率不高。

增加电极板表面的活性位点有利于电子和质子结合为吸附态的氢原子，进而形成吸附态的氢气，而抑制气泡生长则可使吸附态的氢气快速脱附，提高电子转移速率，进而提高电解效率。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电解水制氢用碳基电极板及其制作方法，该电极板制作成本低，同时作为阴极和阳极用于电解水制氢时，产氢效率与不锈钢材质相比高1~3倍。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种碳基板材，制作工艺包括破碎、树脂浸渍、固化、磨粉、混捏、成型、炭化和裁切。所述碳基板材同时作为阴极和阳极用于电解水制氢。

所述破碎工艺的出料粒径范围是2cm~5cm。

所述树脂浸渍的工艺条件是真空压力为2MPa～10MPa，温度为50℃~150℃。

所述固化的工艺条件是压力为1MPa～7MPa，升温速率为5℃/h～20℃/h，温度为100℃～200℃，保温时间为1h～4h。

所述磨粉工艺的出料粒径小于50μm。

所述混捏的工艺条件是细粉与煤沥青的配比为10:1～100:1，温度为150℃～350℃。

所述成型方式为振动成型或等静压成型。

所述振动成型的工艺条件是振动频率为5000次/min ~12000次/min，温度为50℃~150℃。

所述等静压成型的工艺条件是压力为100MPa ~400MPa，温度为50℃~150℃。

所述炭化的工艺条件是温度为650℃～1100℃，升温速率为10℃/h～30℃/h，保温时间为1h～5h，保护气氛为氮气或氩气。

所述裁切工艺是指根据实际需要，在铣床上将炭化的半成品加工成各种尺寸的电极板。

所述碱性电解液为KOH水溶液或NaOH水溶液，质量分数为10%~30%。

所述电解制氢的直流电压为2.0V~10.0V，电流密度为10mA•cm^-2~100mA•cm^-2。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

本发明的电极板原料来源广泛，生产工艺明确，成本低；同时作为阴极和阳极用于电解水制氢时，产氢效率比不锈钢材质高1~3倍。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的实施方式。

实施例1