用于电解水制氢的电极及其制备方法与流程

本发明涉及电解水制氢，具体涉及一种用于电解水制氢的电极及其制备方法。

背景技术：

1、氢能被誉为最有潜能的能源载体，它具有清洁，高效、来源广泛等优点，被认为将逐步替代石油、煤炭等化石燃料，成为全球能源重要载体。现有的制氢技术有很多，其中水电解制氢技术最为成熟，例如碱性水电解和质子交换膜(proton exchange membrane，pem)水电解。

2、电解水制氢的效率和成本依赖于电极表面的催化剂的效率和成本。因此，如何提升电解水制氢的性价比，是业界普遍考虑的课题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于电解水制氢的电极及其制备方法，解决现有技术电解水制氢的性价比低的技术问题。

2、本发明实施例提供一种用于电解水制氢的电极的制备方法，其包括：

3、提供由第一金属制作的电极基片；

4、将电极基片浸泡在还原剂和含有至少一种第二金属离子的氧化剂组成的混合溶液中，第一金属与第二金属离子发生置换反应以生成第一金属离子和沉积在电极基片表面的第二金属，第一金属离子与还原剂发生还原反应以在电极基片重新生成第一金属，在电极基片表面形成由第一金属和第二金属组成的合金催化剂；

5、将具有合金催化剂的电极基片取出并清洗，得到电极。

6、在一些实施例中，氧化剂中包含pt、ru、rh、和ir中的一种第二金属离子或多种第二金属离子。

7、在一些实施例中，第一金属为镍，氧化剂为氯铂酸溶液，还原剂为抗坏血酸溶液。

8、在一些实施例中，氯铂酸溶液的浓度为0.01-0.05m，抗坏血酸溶液的浓度为0.1-0.3m。

9、在一些实施例中，在混合溶液中，反应温度为15-25℃，反应时间在一些实施例中，电极基片为多孔基片。

10、在一些实施例中，电极基片为第一金属丝网；用于电解水制氢的电极的制备方法还包括：

11、在将电极基片浸泡在还原剂和含有至少一种第二金属离子的氧化剂组成的混合溶液中之前，将第一金属制成的丝网浸泡在盐酸溶液中以进行刻蚀；

12、将刻蚀后的丝网取出并清洗，得到多孔基片，以将多孔基片浸泡在混合溶液中。

13、在一些实施例中，盐酸溶液的浓度为1-3m，刻蚀时间0.5-2小时。

14、在一些实施例中，使用超纯水清洗刻蚀后的丝网。

15、在一些实施例中，在将第一金属制成的丝网浸泡在盐酸溶液中以进行刻蚀之前，用于电解水制氢的电极的制备方法还包括：

16、依次使用盐酸性溶液、丙酮和去离子水对丝网进行超声清洗，去除表面杂质。

17、本公开实施例还提供一种用于电解水制氢的电极，其包括电极基片及使用上述任一实施例的用于电解水制氢的电极的制备方法在电极基片表面形成的合金催化剂。

18、本发明所提供的用于电解水制氢的电极及其制备方法具有如下优点：

19、使用本实施例的电极制作方法，基于置换反应和还原反应在电极基片表面原位生长多种金属组成的合金催化剂，原位生长技术避免了粘接剂的使用，操作简单，具有较低制备成本。同时，不同金属催化剂在整个电解水制氢过程中的各阶段起到相应的催化作用，能够提升电解水制氢效率。因此，本实施例可以提升电解水制氢性价比。

技术特征：

1.一种用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述氧化剂中包含pt、ru、rh、和ir中的一种第二金属离子或多种第二金属离子。

3.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述第一金属为镍，所述氧化剂为氯铂酸溶液，所述还原剂为抗坏血酸溶液。

4.根据权利要求3所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述氯铂酸溶液的浓度为0.01-0.05m，所述抗坏血酸溶液的浓度为0.1-0.3m。

5.根据权利要求4所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，反应温度为15-25℃，反应时间为1-2h。

6.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述电极基片为多孔基片。

7.根据权利要求6所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述电极基片为第一金属丝网；所述用于电解水制氢的电极的制备方法还包括：

8.根据权利要求7所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为1-3m，刻蚀时间0.5-2小时。

9.根据权利要求7所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，使用超纯水清洗刻蚀后的所述丝网。

10.根据权利要求7所述的用于电解水制氢的电极的制备方法，其特征在于，在将所述第一金属制成的丝网浸泡在盐酸溶液中以进行刻蚀之前，所述用于电解水制氢的电极的制备方法还包括：

11.一种用于电解水制氢的电极，其特征在于，包括电极基片及使用权利要求1-10中任一项所述用于电解水制氢的电极的制备方法在所述电极基片表面形成的所述合金催化剂。

技术总结本发明提供了用于电解水制氢的电极及其制备方法，其中电极的制备方法包括：将电极基片浸泡在还原剂和含有至少一种第二金属离子的氧化剂组成的混合溶液中，第一金属与第二金属离子发生置换反应以生成第一金属离子和沉积在电极基片表面的第二金属，第一金属离子与还原剂发生还原反应以在电极基片重新生成第一金属，在电极基片表面形成由第一金属和第二金属组成的合金催化剂。使用本实施例的电极制作方法，基于置换反应和还原反应在电极基片表面原位生长多种金属组成的合金催化剂，原位生长技术避免了粘接剂的使用，具有较低制备成本。同时，不同金属催化剂在整个电解水制氢过程中的各阶段起到相应的催化作用，能够提升电解水制氢效率。技术研发人员：陆文雅,李丹,卞铁铮,贾飞受保护的技术使用者：江苏天合元氢科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29