【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電化學(xué)合成和制氫，具體地說(shuō)是一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
1、電解水技術(shù)是通過(guò)電能將水分解為氫氣和氧氣的過(guò)程（2h2o→2h2+o2）。目前堿性水電解（alk）因技術(shù)成熟度高、成本低廉受到了廣泛的關(guān)注。然而，alk制氫能耗一直居高不下，生產(chǎn)1nm3氫氣大約需要4.5kwh，大大增加了制氫的用電成本。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)alk技術(shù)的降本增效和優(yōu)化堿槽的體積，開(kāi)發(fā)高效、快捷、低成本的析氫催化劑是技術(shù)關(guān)鍵。
2、目前工業(yè)alk制氫電解槽中通常以商業(yè)雷尼鎳作為析氫電極，然而雷尼鎳的電流密度通常只能達(dá)到幾百毫安，因此其性能仍有進(jìn)一步改性和提高的空間。例如中國(guó)專(zhuān)利cn116695162a公開(kāi)了一種侵蝕造孔溶液進(jìn)行24h侵蝕造孔處理后，將nico合金涂到電極增加了雷尼鎳電解的電流密度。中國(guó)專(zhuān)利cn114318361a公開(kāi)了一種通過(guò)超聲熱解法在雷尼鎳合金電極表面制備氧化釩顆粒修飾電極，降低了過(guò)電位，提高了電流密度。中國(guó)專(zhuān)利cn113430535a以氧化石墨烯（go）為原料通過(guò)溶解、復(fù)合沉積、管式爐摻入氮源、氬氣還原、多次乙醇清洗、循環(huán)伏安法等步驟構(gòu)筑nicogo的多元金屬基底，但沒(méi)有給出具體優(yōu)化后的析氫性能。然而，上述方法中采用的制備工藝流程和工藝設(shè)備復(fù)雜，同時(shí)間接地增加了人力和設(shè)備成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為高效、低成本地優(yōu)化雷尼鎳的析氫性能，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種利用電化學(xué)循環(huán)伏安法快速進(jìn)行雷尼鎳電極的納米顆粒修飾改性方法，其僅需要在電化學(xué)三電極體系
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其選用鉑對(duì)電極、雷尼鎳工作電極、參比電極和硫酸電解液組成的三電極電化學(xué)體系，對(duì)三電極電化學(xué)體系進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描，將鉑對(duì)電極上的鉑先氧化后還原以納米顆粒沉積在雷尼鎳的表面上。
3、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)簡(jiǎn)單的電化學(xué)氧化還原實(shí)現(xiàn)pt納米顆粒的沉積，pt對(duì)電極在氧化電位下首先失去電子變成pt2+（pt?–?2e-→?pt2+），微量的pt2+溶解在溶液中后，又被還原到工作電極變成pt0（pt2++?2e-→?pt0）沉積在雷尼鎳上。
4、循環(huán)伏安法的參數(shù)設(shè)置，包括掃速、電壓區(qū)間、次數(shù)會(huì)大大影響pt的沉積速率、成核機(jī)制、成核大小和催化的尺寸效應(yīng)。
5、進(jìn)一步地，所述循環(huán)伏安法的掃描次數(shù)為250-350次，優(yōu)選為280-320次，最優(yōu)選為300次。過(guò)低的掃描次數(shù)會(huì)導(dǎo)致負(fù)載在雷尼鎳電極上的pt原子不夠，析氫性能不佳；過(guò)高的掃描次數(shù)會(huì)導(dǎo)致pt原子團(tuán)聚為大顆粒，而非納米顆粒，從而喪失尺寸效應(yīng)，弱化析氫性能，也會(huì)導(dǎo)致容易脫落。
6、進(jìn)一步地，所述循環(huán)伏安法的掃描區(qū)間在0.0v~-0.5v。
7、進(jìn)一步地，所述循環(huán)伏安法的掃速為100-200mv/s，優(yōu)選為100-150mv/s，最優(yōu)選為100v/s。掃描速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致pt成核較快，無(wú)法以納米顆粒分散成核，掃速過(guò)慢會(huì)增加反應(yīng)時(shí)間。
8、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)合理設(shè)置循環(huán)伏安法的參數(shù)，如電壓區(qū)間、掃速、次數(shù)，對(duì)提高合成速率、降低材料和用電成本具有顯著意義。
9、進(jìn)一步地，所述鉑對(duì)電極的材料為鉑片、鉑網(wǎng)、鉑絲之一，其能提供大量的pt原子。
10、進(jìn)一步地，所述的參比電極為ag/agcl電極。
11、進(jìn)一步地，所述的雷尼鎳工作電極為商業(yè)雷尼鎳電極，降低工成本，且無(wú)預(yù)處理、高溫煅燒、復(fù)雜的藥品參與反應(yīng)、后處理等繁瑣材料合成步驟。
12、進(jìn)一步地，所述的硫酸優(yōu)選為0.4-0.6m?h2so4。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有的有益效果是：1.分散在雷尼鎳上的納米顆粒pt原子，一方面極大地提高了活性位點(diǎn)的數(shù)量，另一方面優(yōu)化了雷尼鎳電極的析氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；此外，該納米顆粒的沉積方式也進(jìn)一步極大地提高金屬pt原子的利用率。2.本專(zhuān)利技術(shù)僅以商業(yè)化低成本的雷尼鎳作為工作電極，無(wú)預(yù)處理、高溫煅燒、復(fù)雜的藥品參與反應(yīng)、后處理等繁瑣材料合成步驟，僅通過(guò)短時(shí)間的循環(huán)伏安法氧化還原即可實(shí)現(xiàn)雷尼鎳電極的修飾，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。3.本專(zhuān)利技術(shù)與普通的未處理雷尼鎳電極網(wǎng)的性能比較，性能提升了4-5倍，效果顯著。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，選用鉑對(duì)電極、雷尼鎳工作電極、參比電極和硫酸電解液組成的三電極電化學(xué)體系，對(duì)三電極電化學(xué)體系進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描，將鉑對(duì)電極上的鉑先氧化后還原以納米顆粒沉積在雷尼鎳的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃描次數(shù)為280-320次。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃描區(qū)間在0.0V~-0.5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃速為100-200mV/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃速為100-150mV/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述的雷尼鎳工作電極為商業(yè)雷尼鎳電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述的硫酸為0.4-0.6M?H2SO4。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，選用鉑對(duì)電極、雷尼鎳工作電極、參比電極和硫酸電解液組成的三電極電化學(xué)體系，對(duì)三電極電化學(xué)體系進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描，將鉑對(duì)電極上的鉑先氧化后還原以納米顆粒沉積在雷尼鎳的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃描次數(shù)為280-320次。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析氫性能優(yōu)化方法，其特征在于，所述循環(huán)伏安法的掃描區(qū)間在0.0v~-0.5v。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種堿性電解槽中雷尼鎳電極的析...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉敏，李洋，趙波，鄭新宇，吳啟亮，邵歸寧，章雷其，賈巖松，顧超華，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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