一种电解水阳极板网及其制备方法和电解装置与流程

本发明涉及电解水制氢，具体而言，涉及一种电解水阳极板网及其制备方法和电解装置。

背景技术：

1、随着绿色低碳能源发展战略的逐步实施以及现实存在的治理环境污染和降低碳排放的需求，使可再生能源的开发力度越来越大，但也随之产生了严重的弃电现象。利用电解水制氢，将弃电制取氢气是实现可再生能源转化、储存和再利用的有效途径，可有效促进可再生能源的开发。

2、碱性电解水制氢是一种成熟、安全的制氢方法，但该方法能耗较高，限制了其在弃电制氢领域的应用。镍基合金相对于纯镍有较好的催化析氢活性，如镍钼合金、镍钼硫合金、镍钴合金等，但该类合金在强碱性电解溶液中不稳定，存在金属元素溶出现象，导致电极的催化析氢性能逐渐降低，长期使用其催化性能逐渐变差。

3、纯镍多孔涂层电极是目前碱性电解水装备规模化使用的电极材料，其采用微米级镍铝混合粉直接喷涂，以al作为造孔剂，装机前需采用碱液对涂层进行活化处理，来制备多孔电极。但是，这类电解存在着生产周期长、环境污染严重、造孔能力有限等问题。

4、综上，现有主流等离子喷涂方法虽然初步满足了纯镍板网表面造孔的技术要求，但是仍然存在着催化性能较低的问题。这可能是由于现有的制备方法造孔能力有限，产品的界面结合差、活化稳定性差。目前亟需制备一种具有微纳结构表面的纯镍板网，省去后期碱液活化的过程，同时进一步提升电极电解催化性能。

5、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解水阳极板网及其制备方法和电解装置，旨在显著提升电极的电解催化性能。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种电解水阳极板网的制备方法，包括：将镍板网预热之后，采用碰撞嵌入的方法，使电解镍粉沉积在镍板网表面；

4、其中，碰撞嵌入是利用高压惰性气体通过喷管对电解镍粉进行加速，加速后的粉末嵌入所述镍板网内。

5、在可选的实施方式中，电解镍粉表面具有小于5μm的凸起，且电解镍粉呈树枝状；

6、优选地，电解镍粉的粉末平均尺寸为5μm-120μm；

7、优选地，粉末温度小于100℃。

8、在可选的实施方式中，高压惰性气体的气体压力为3mpa-10mpa，气体温度小于100℃，控制粉末嵌入速度为100m/s-500m/s；

9、优选地，高压惰性气体为未经加热的氩气。

10、在可选的实施方式中，预热是将镍板网加热至大于等于500℃；

11、优选地，预热温度为500℃-600℃。

12、在可选的实施方式中，采用高频电磁感应加热系统对镍板网进行预热，控制工作频率大于200hz。

13、在可选的实施方式中，镍板网的目数为40目-60目。

14、在可选的实施方式中，在沉积电解镍粉之前，对镍板网进行预处理，使镍板网的粗糙度大于5μm。

15、在可选的实施方式中，预处理包括：对镍板网进行喷砂，使粗糙度满足要求，之后进行清洗、干燥；

16、优选地，在沉积电解镍粉之前，将板网工装进行保护；

17、第二方面，本发明提供一种电解水阳极板网，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得；

18、优选地，沉积后的粉末颗粒纵向变形压缩量＜20％，嵌入镍板网表面的深度＞0.5μm；

19、优选地，镍板网上的涂层与板网结合强度大于5mpa，涂层厚度为40μm-100μm。

20、第三方面，本发明提供一种电解装置，包括前述实施方式的电解水阳极板网。

21、本发明具有以下有益效果：采用碰撞嵌入的方法，使电解镍粉沉积在预热后的镍板网表面，通过调控沉积条件，可以大面积稳定地制备一层具有微纳结构的催化工作层，提升电解的电解催化性能。

22、此外，相对于等离子喷涂沉积雷尼镍，本发明提供的方法可以省去后期碱液活化的步骤，制备效率大幅提升，使设备、维护、制造成本大幅下降，且无碱性去铝活化剂造成的环境污染；相对于等离子喷涂沉积雷尼镍，本发明制备的微纳双尺度结构工作层，微米、纳米尺度可控，且结构立体，可进一步提升电极电解催化性能，具有非常好的应用前景。

技术特征：

1.一种电解水阳极板网的制备方法，其特征在于，包括：将镍板网预热之后，采用碰撞嵌入的方法，使电解镍粉沉积在镍板网表面；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解镍粉表面具有小于5μm的凸起，且所述电解镍粉呈树枝状；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高压惰性气体的气体压力为3mpa-10mpa，气体温度小于100℃，控制粉末嵌入速度为100m/s-500m/s；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预热是将所述镍板网加热至大于等于500℃；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用高频电磁感应加热系统对所述镍板网进行预热，控制工作频率大于200hz。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍板网的目数为40目-60目。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，在沉积所述电解镍粉之前，对所述镍板网进行预处理，使所述镍板网的粗糙度大于5μm。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：对所述镍板网进行喷砂，使粗糙度满足要求，之后进行清洗、干燥；

9.一种电解水阳极板网，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而得；

10.一种电解装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电解水阳极板网。

技术总结本发明公开了一种电解水阳极板网及其制备方法和电解装置，涉及电解水制氢技术领域。采用碰撞嵌入的方法，使电解镍粉沉积在预热后的镍板网表面，通过调控沉积条件，可以大面积稳定地制备一层具有微纳结构的催化工作层，提升电解的电解催化性能。相对于等离子喷涂沉积雷尼镍，本发明提供的方法可以省去后期碱液活化的步骤，制备效率大幅提升，使设备、维护、制造成本大幅下降，且无碱性去铝活化剂造成的环境污染；相对于等离子喷涂沉积雷尼镍，本发明制备的微纳双尺度结构工作层，微米、纳米尺度可控，且结构立体，可进一步提升电极电解催化性能，具有非常好的应用前景。技术研发人员：张洋,张双龙,赵亚虎受保护的技术使用者：邯郸市科领新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12