[发明专利]基于流场作用的螺旋复合催化电极的制备装置

说明书

本发明公开了一种基于流场作用的螺旋复合催化电极的制备装置，包括伺服电机(1)、移动滑轨(2)、位置伺服控制系统(3)、支撑架(4)、化工泵(5)、电极夹头(6)、不消耗钛阳极(7)、螺旋外冲液机构(8)、工件(9)、平台(10)、镀槽(11)、乳胶软管(12)、高频脉冲电源(13)。本发明外喷头内壁加工有多条螺旋型槽线，在高流速下，实现对电镀溶液的螺旋引导作用，使得喷出的溶液以螺旋流向引导电极结构的生长，获得螺旋型电极骨架结构。

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体地涉及基于流场作用的螺旋复合催化电极的制备装置。

背景技术

当今世界，能够满足能源需求的化石燃料正在迅速衰减，与此同时，化石燃料的燃烧产物所导致的环境问题也在逐步破坏人们赖以生存的自然环境和人们的生命健康。所以，开发高效、廉价的新能源成为了必须要解决的问题。在已经开发的新能源中，氢气能源被认为是最具优良应用前景的新能源之一。目前，在主要的氢气制取方法中，电解水析氢能够直接制备出较高纯度的氢气，且电解过程的能源转化率高，可实现大量生产。随着未来各种发电技术的进步和各种性能优异的电极材料的研发制备，电解水的成本可被大大降低。目前，工业上最主要的、也是公认为最好的电解水析氢催化剂是铂基催化剂。然而，贵金属巧昂贵的价格増大了电解水的成本。因此，开发廉价、过电势低、稳定性好的高效电解水析氢催化剂及电极材料是当前的研究热点。

目前，国内外常用的金属催化材料的制备方法主要有水热合成法、模板法以及去合金法等。

水热合成法，是以水溶液或其他液体为溶剂，在密闭反应釜中，对混合溶液进行加热、加压，形成一定温度、压强的反应环境，使物质溶解、反应、重结晶形成新物质的简单有效的合成方法。不可忽视的是，水热合成法对反应釜的密封程度要求较高，气压过高时存在潜在的危险。水热合成实验一般需要“几个确定”：确定反应物，确定反应物的计量比、确定反应物的加入顺序，确定反应温度、反应时间，因此，影响产物的因素较多，工作量往往较大。

模板法是传统的制备有序多孔材料方法，具有操作简便、形貌可控、均匀规律等特点。这种方法具有精确控制孔隙大小和微观结构周期性的优点，但通常会产生一维孔隙率的材料。利用模板法制备多孔金属具有普遍适用性，研究表明此方法适用于多种金属的电沉积，制备的三维多孔金属都具有很突出的优势结构，大的比表面积和高孔隙率，能够很好的应用于燃料电池，锂离子电池，电化学电容器和电催化等领域中，该方法可行性较高，原理简单，但因其操作流程繁琐，成本较高而不适合应用于大规模生产。

去合金法常用于制备多孔金属材料。首先制得结构均匀的合金材料,再采用化学或电化学方法溶解除去较活泼的组分,留下多孔的结构。这种方法可以通过对腐蚀过程以及后续热处理过程的调整实现对孔洞尺寸与空间排布的动态控制。但去合金法需要制备不同组成的合金,并且合金需要进行退火等前期处理以保证合金结构的均匀性,而去合金过程的条件控制也严重影响着制成材料的结构与形态,另外合金的前期处理与去合金过程也是一个耗时的过程。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供基于流场作用的螺旋复合催化电极的制备装置，高效率的制造出三维螺旋型催化电极骨架。

本发明的技术方案如下：

基于流场作用的螺旋复合催化电极的制备装置，包括伺服电机(1)、移动滑轨(2)、位置伺服控制系统(3)、支撑架(4)、化工泵(5)、电极夹头(6)、不消耗钛阳极(7)、螺旋外冲液机构(8)、工件(9)、平台(10)、镀槽(11)、乳胶软管(12)、高频脉冲电源(13)；

不消耗钛阳极(7)直接通过电极夹头(6)与支撑架(4)固定连接，支撑架(4)和移动滑轨(2)连接，使得不消耗钛阳极(7)可沿移动移动滑轨(2)在Z轴方向运动，将不消耗钛阳极(7)与电极夹头(6)连接处为绝缘连接，不消耗钛阳极(7)中上部与高频脉冲电源(13)的正极相连接，工件(9)水平放置于镀槽(11)中，工件与高频脉冲电源的负极相连接；