[发明专利]植绒钢板表面化学镀-造孔制备高活性析氢电极的方法

说明书

植绒钢板表面化学镀‑造孔制备高活性析氢电极的方法，本发明涉及一种制备高电解析氢活性电极的方法。本发明是要解决目前非贵金属电解析氢催化剂性能较差的问题。植绒钢板表面化学镀‑造孔制备高活性析氢电极的方法：(1)活化液的配制；(2)镀液的配制；(3)造孔硫化液的配制；(4)化学喷镀合金镀层；(5)造孔硫化处理，在植绒钢板表面制备出具有优异析氢反应活性的催化层，有利于碱性溶液电解析氢能耗的降低。

技术领域

本发明属于析氢电极制备领域，涉及一种在植绒钢板表面采用化学镀-造孔制备高活性析氢电极的方法，从而提高析氢电极的活性。

背景技术

近些年化石燃料在人类生活过程中使用量的逐年增加不仅造成化石能源的急剧消耗，而且使环境遭受了巨大的污染。化石燃料在燃烧过程中产生的二氧化碳以及氮氧化物使空气中的有害成分大大增加，容易造成温室效应以及酸雨。不仅如此，化石燃料不充分燃烧生成的碳氢化合物和固体颗粒是近年来空气质量严重下降的主要原因之一。因此，大力寻求传统化石燃料的替代品，不仅可以解决能源枯竭的燃眉之急，而且对于环境治理和保护具有重要意义。

氢气是一种新型的清洁能源，如果将氢气燃烧，在其燃烧过程中会产生大量的热能而且只会产生洁净的水，而若将氢气作为燃料电池的负极活性物质，则会放出大量的电能而且其放电产物也仅是洁净的水。因此，氢气在未来的能源世界中将发挥越来越大的作用，也是人类社会产生变革的重要因素。然而，自然界中的氢气是非常非常少的，如何通过合适的手段制备出纯净的氢气是目前能源领域面临的重大议题。在众多制氢手段中，电解水制氢具有独特的优势，比如制氢纯度高、工艺简单易操作、生产能力强等。电解水制氢是将不可储备的电能通过电解的方法转换成可以储备的氢气中的化学能，从而将利用太阳能、风能等可再生能源发出的电能储备起来，是解决未来能源危机的重要方式。目前，电解水制氢有着重要的工业基础，即氯碱工业，其原理就是在碱性水溶液电解水并于阴极产生高纯氢气。

然而，目前的工业电解水制氢面临着重要的技术瓶颈，即为了降低硬件投入成本而在电解过程中采用活性较低的非贵金属电极，如钢板、镍板等金属电极。非贵金属电极在电解过程中存在严重的电化学极化，也就是电能转换为化学能的效率太低，大量的电能被白白消耗掉了。因此，为了提高电解制氢过程中非贵金属电极的催化能力，必须对非贵金属电极进行有效的改性，降低其析氢过电位。提高非贵金属电极的析氢活性必须从电极的几何因素和能量因素两个角度出发，制备出既具有巨大比表面积、又具有优良催化活性的催化材料，才能真正使其具有实际应用的价值。植绒钢板将具有巨大比表面积的绒毛通过静电植绒的方式固定在钢板表面，利用其作为模板可以有效提高电极的比表面积，而在其表面通过化学镀的方式获得具有优异催化活性的膜层，则可以最大限度的发挥催化能力，如果可以以植绒钢板为基础制备出性能优越的析氢电极，对于可再生能源的发展以及社会的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明是要解决目前非贵金属电解析氢催化剂性能较差的问题，而提供一种在植绒钢板表面通过化学镀-造孔制备高活性析氢电极的方法。

本发明的植绒钢板表面化学镀-造孔制备高活性析氢电极的方法按以下步骤进行：

(1) 活化液的配制：a. 将浓度为0.3~1.6 g/L的阴离子型聚丙烯酰胺和浓度为0.1~0.5 g/L的乙酸钯依次溶于去离子水中，搅拌5~10小时后配得活化液，其中阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为300万~1200万；

(2) 镀液的配制：b. 将浓度为1.6~18.0 g/L的复合络合剂、浓度为0.3~1.0 g/L的硝酸银、浓度为1.0~5.0 g/L的硝酸铜、浓度为0.8~6.0 g/L的镍盐、浓度为0.6~3.0 g/L的钴盐和浓度为0.05~0.6 g/L的钨酸钠依次溶于去离子水中，用氢氧化钾调整pH至10.0~13.0后陈化12小时以上，配得镀液A；c. 将浓度为0.5~8.0 g/L的还原剂和浓度为0.01~0.5g/L的非离子型表面活性剂依次溶于去离子水中，配得镀液B；