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水电解用高活性长效复合型Ni基合金析氢阴极的研究
  • 项目名称:水电解用高活性长效复合型Ni基合金析氢阴极的研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:50404008
  • 申请代码:E0418
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:韩庆
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:东北大学
  • 批准年度:2004
中文摘要:

首先以Ni棒为阴极,采用Na3AlF6―Al2O3-La2O3体系为电解质,通过熔盐电解制备LaNi5-xAlx储氢合金层(在电解水过程中可大量吸氢),利用该合金层中吸附氢的放电替代电解水制氢过程中出现断电及逆电流情况下电极催化层组分的溶出反应,以解决电极活性衰退问题;对合金层进行碱液处理,使Al被氧化溶解,La以难溶性氢氧化物La(OH)3形成表面层,Ni以金属状态存在于储氢合金层表面,形成富Ni层,从而实现储氢合金层的活化并增大电极比表面积;再以硫脲为硫源,氯化钴为钴源,在改进的Watts浴中电沉积高活性的Ni-S-Co合金。采用此联合法制取复合型镍基合金析氢阴极材料,力图利用La系储氢合金常温下即可吸氢/放氢的特性,解决目前高活性析氢阴极难以稳定长效的难题;通过提高催化活性和增大比表面积两个途径降低阴极析氢过电位,从而大幅降低能耗以促进电解水制氢技术的大规模应用。

结论摘要:

首先以Ni丝为阴极,采用Na3AlF6―La2O3体系为电解质,确定了熔盐电解制备LaNi5储氢合金层的最佳工艺,并考察了Ni阴极在该熔盐体系中的电化学行为;以硫脲为硫源,氯化钴为钴源,在改进的Watts浴中通过电沉积获得了复合型LaNi5/Ni-S和LaNi5/Ni-S-Co合金析氢阴极。电化学测试结果表明,上述析氢阴极具有很高的电化学活性,甚至高于传统的非晶态Ni-S合金,且LaNi5合金层在电解水过程中可实现大量吸氢,是解决间歇电解制氢过程中电极催化层组分溶出导致其活性衰退问题的有效方法。在此基础上,向上述熔盐体系中添加Al2O3,制备了LaNi5-xAlx储氢合金层;对合金层进行碱液处理(可以有效地增大比表面积)之后,通过电沉积方法获得了复合型LaNi5-xAlx/Ni-S-Co合金电极,研究了其电化学活性,并采用长时间电解、间歇电解等方法考察了该电极的工业应用特性。结果表明,该复合型析氢阴极具有更高的析氢反应活性(过电位仅为65 mV),且稳定性、耐蚀性等各项指标均较理想。此外,我们还进行了电沉积Ni-S(La)合金电极的研究,确定了最佳工艺并考察了其电化学性能。


成果综合统计
成果类型
数量
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