[实用新型]一种海水制氢电极及电解制氢单元

说明书

本实用新型提供了一种海水制氢电极及电解制氢单元，所述海水制氢电极，包括电极基体和复合在所述电极基体表面的催化层和阻垢层；所述催化层位于所述电极基体和所述阻垢层之间；所述催化层为层状双金属氢氧化物；所述阻垢层为金属离子与有机分子复合物。本实用新型提供的海水制氢电极具有催化层和阻垢层，具有高导电性、高活性和高选择性，在海水的高氯离子环境中具有高稳定性，可以有效防止海水中结垢离子的沉积，提高电解制氢活性。

技术领域

本实用新型属于氢能及海水资源利用领域，具体涉及一种海水制氢电极及电解制氢单元。

背景技术

电解水制氢是目前实现大规模绿氢制备的技术方法，对推进氢能社会建设、实现双碳目标具有至关重要的作用。然而，目前主流的电解水制氢技术中，碱性电解水制氢技术、PEM制氢技术和高温固体氧化物电解制氢技术均对原料水的水质有较高要求，导致干旱缺水地区电解水制氢技术的发展受到限制。即使在水资源丰富的地区，原水也往往需经过纯化才能应用于电解水制氢中，造成电解水制氢过程繁琐，成本增加。

海水在地球上的储量非常丰富，且海上风能、太阳能、波浪能等资源丰富，可以利用海上可再生能源发电耦合海水进行电解制氢。然而，海水的含盐量很高，在海上制氢项目中大多需经过反渗透等过程对海水进行预处理，预处理难度大，成本高，出水水质不稳定，影响电解制氢设备的寿命及性能。采用海水直接制氢的方式则会产生电解制氢电极材料活性差和寿命低的问题，同时海水中高含量的氯离子对材料有很强的腐蚀作用，海水中的钙镁离子在反应过程中容易结垢，造成活性位点的堵塞。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种海水制氢电极及电解制氢单元，有利于降低海水中结垢离子的沉积，提高电解制氢活性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种海水制氢电极，包括电极基体和复合在所述电极基体表面的催化层和阻垢层；所述催化层位于所述电极基体和所述阻垢层之间；所述催化层为层状双金属氢氧化物；所述阻垢层为金属离子与有机分子复合物。

本实用新型所述海水制氢电极中，所述电极基体为片状，厚度为100～500μm。所述催化层为层状双金属氢氧化物，厚度为50～500nm。所述阻垢层为多孔结构，孔隙率为50～80％，厚度为50～500nm。

本实用新型提供的海水制氢电极中，催化层与阻垢层配合可以有效防止海水中结垢离子的沉积，改善海水制氢电极的制氢活性，催化剂层为层状双金属氢氧化物，具有较大的比表面积和孔隙率。

本实用新型还提供了一种电解制氢单元，包括：依次设置的第一集流体1、阴极2、隔膜3、阳极4和第二集流体5；所述阴极2和/或阳极4包括电极基体和复合在所述电极基体表面的催化层和阻垢层；所述催化层位于所述电极基体和所述阻垢层之间；所述催化层为层状双金属氢氧化物；所述阻垢层为金属离子与有机分子复合物。

本实用新型所述电解制氢单元中，所述电极基体为片状，厚度为100～500μm。所述催化层为层状双金属氢氧化物，厚度为50～500nm。所述阻垢层为多孔结构，孔隙率为50～80％，厚度为50～500nm。

本实用新型提供的电解制氢单元可以直接用于电解海水，避免淡水资源匮乏对电解制氢应用的限制，降低了电解制氢成本，拓展了电解制氢的应用范围。

本实用新型提供一种海水制氢电极，包括电极基体和复合在所述电极基体表面的催化层和阻垢层；所述催化层位于所述电极基体和所述阻垢层之间；所述催化层为层状双金属氢氧化物；所述阻垢层为金属离子与有机分子复合物。海水制氢电极具有催化层和阻垢层，可以在高氯环境中可以催化产氢和产氧反应，具有高稳定性、高导电性、高结合强度、高活性和高选择性，在制氢过程中，所述制氢电极表面的阻垢层可以有效防止海水中结垢离子的沉积，提高电解制氢效率。得到的电解制氢系统可以直接电解海水，避免了淡水资源匮乏对电解制氢应用的限制，降低了电解制氢成本，拓展了电解制氢的应用范围。

附图说明