一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极及其制备方法与应用

本发明属于催化剂制备，具体涉及一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极及其制备方法与应用。

背景技术：

1、电解水制氢是一种清洁的生产技术，其关键挑战在于开发高性能的析氢反应(her)电催化剂，以降低水分解的过电势。现有的商用析氢电极主要使用pt/c贵金属催化剂，其低丰度、高成本和较差的稳定性严重阻碍了工业规模的碱性水电解制氢的长远发展。所以为了降低阴极过电位以节约能耗，研究开发具有低过电位、高催化活性以及稳定的电极材料具有重要的意义。

2、镍钼催化剂具有高催化活性、高导电性和低价格等优势，在her中具有良好的应用前景。但其在大电流条件下的过电位较大、电耗高，稳定性差，严重阻碍了镍钼催化剂的实际工业应用。

技术实现思路

1、本发明是为了解决镍钼催化剂在大电流下过电位大，电耗高，稳定性差的问题而提出的，其目的是提供一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极及其制备方法与应用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，包括以下步骤：

4、(ⅰ)利用等离子喷涂设备在镍网上喷涂镍钼合金粉末，获得初态镍钼电极；

5、(ⅱ)将步骤(ⅰ)制备的初态镍钼电极作为阳极，将阴极催化剂作为阴极，与加热后的电解液组装成电解槽；

6、(ⅲ)对步骤(ⅱ)组装的电解槽中的阳极施加恒电流活化，活化后的阳极即为高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极。

7、在上述技术方案中，所述镍网的目数为10、20、30、40、50、60、70、80或90中的任意一种；所述镍钼合金粉末中镍和钼的质量比为70：30、80：20、85：15、90：10、95：5或97：3中的任意一种。

8、在上述技术方案中，所述镍铝合金粉末的喷涂量为30mg/cm2。

9、在上述技术方案中，所述阴极催化剂为镍网、雷尼镍、泡沫镍、泡沫钛、泡沫铜或泡沫锌中的任意一种。

10、在上述技术方案中，所述电解液为碱溶液，所述电解液的浓度为10wt％～35wt％；所述碱为氢氧化钡、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。

11、在上述技术方案中，所述电解液加热后的温度为20℃、40℃、60℃、70℃、80℃或90℃中的任意一种。

12、在上述技术方案中，所述恒电流活化的时长为12h、48h、36h、48h、60h或72h中的任意一种。

13、在上述技术方案中，所述恒电流活化的恒电流为200ma cm-2，400ma cm-2，600macm-2，800ma cm-2或1000ma cm-2中的任意一种。

14、一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极，通过前述方法制备。

15、一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极在工业碱性电解水制氢中的应用，所述高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极作为阴极。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明提供了一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极及其制备方法与应用，本发明制备方法通过电流密度和电解时间来控制钼元素的析出，使催化剂表面的颗粒粒径更小，活性表面积更大，制备得到的镍钼电极不仅具有更低的过电位和能耗，而且在工业碱性电解水制氢中具有优异的催化活性和稳定性。

技术特征：

1.一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述镍网的目数为10、20、30、40、50、60、70、80或90中的任意一种；所述镍钼合金粉末中镍和钼的质量比为70：30、80：20、85：15、90：10、95：5或97：3中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述镍铝合金粉末的喷涂量为30mg/cm2。

4.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述阴极催化剂为镍网、雷尼镍、泡沫镍、泡沫钛、泡沫铜或泡沫锌中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述电解液为碱溶液，所述电解液的浓度为10wt％～35wt％；所述碱为氢氧化钡、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述电解液加热后的温度为20℃、40℃、60℃、70℃、80℃或90℃中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述恒电流活化的时长为12h、48h、36h、48h、60h或72h中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极的制备方法，其特征在于：所述恒电流活化的恒电流为200macm-2，400ma cm-2，600ma cm-2，800ma cm-2或1000macm-2中的任意一种。

9.一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极，其特征在于：通过权利要求1～8之一所述方法制备。

10.一种权利要求1～8之一所述方法制备的高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极在工业碱性电解水制氢中的应用，其特征在于：所述高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极作为阴极。

技术总结本发明公开了一种高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极及其制备方法与应用，制备方法包括：(ⅰ)利用等离子喷涂设备在镍网上喷涂镍钼合金粉末，获得初态镍钼电极；(ⅱ)将步骤(ⅰ)制备的初态镍钼电极作为阳极，将阴极催化剂作为阴极，与加热后的电解液组装成电解槽；(ⅲ)对步骤(ⅱ)组装的电解槽中的阳极施加恒电流活化，活化后的阳极即为高电流密度下具有高活性高稳定性的镍钼电极。本发明制备方法通过电流密度和电解时间来控制钼元素的析出，使催化剂表面的颗粒粒径更小，活性表面积更大，制备得到的镍钼电极不仅具有更低的过电位和能耗，而且在工业碱性电解水制氢中具有优异的催化活性和稳定性。技术研发人员：栗振华,于燕国,张秩远,邵明飞,段雪受保护的技术使用者：北京化工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17