Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展张静1,2,贺业亨1,王晶晶1,夏博文1,赵秦峰1,王延飞1,余颖龙1,邵晨熠1,龙川1(1 中国石油石油化工研究院,北京 102206;2 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院,北京 102249)摘要:在“碳达峰、碳中和”的目标下,绿氢成为极具前景的清洁能源。
碱性电解水制取绿氢技术商业化程度最高,但由于析氧反应(OER )动力学过程缓慢且需要较高的过电位,成为制约电解水电极效率的主要瓶颈。
商业电解槽中广泛使用的镍网或泡沫镍电极的OER 性能仍有很大提升空间,在其上复合镍基催化功能层,开发新型高活性的析氧电极有利于提高电极效率,降低制氢成本。
电沉积技术具有工艺简单、条件温和、利于放大生产自支撑电极的优势,成为工业化生产OER 电极的理想工艺之一。
本文综述了近年来利用电沉积技术制备的镍基析氧电极并用于碱性电解水的研究进展。
采用电沉积技术在镍网或泡沫镍基底上制备镍(氢)氧化物、双金属及多元金属以及非金属掺杂的镍基催化剂作为催化功能层,通过增强催化功能层的电导率及金属间的协同作用、增加活性位点数量、减小扩散路径以及改变表面原子构型等方式提高镍基自支撑电极的OER 性能。
最后,展望了镍基自支撑电极在电解水领域的应用,同时指出了电沉积法制备电极材料存在的挑战。
关键词:电解;制氢;催化剂;镍基自支撑电极;析氧反应;电沉积法中图分类号:TQ151.1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)12-6239-12Research progress on nickel-based oxygen evolution electrode preparedby electrodeposition for alkaline water electrolysisZHANG Jing 1,2,HE Yeheng 1,WANG Jingjing 1,XIA Bowen 1,ZHAO Qinfeng 1,WANG Yanfei 1,YU Yinglong 1,SHAO Chenyi 1,LONG Chuan 1(1 Petrochemical Research Institute of PetroChina, Beijing 102206, China; 2 College of Chemical Engineering andEnvironment, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China)Abstract: Under the goal of “peak carbon dioxide emissions, carbon neutral ”, green hydrogen has become a promising clean energy source. The technology of producing green hydrogen by alkaline electrolysis of water has the highest degree of commercialization, but because of the slow kinetic process of oxygen evolution reaction (OER) and the high overpotential, it has become the main bottleneck restricting the efficiency of electrolytic water electrode. There is still much room to improve the OER performance of nickel mesh or nickel foam electrode widely used in commercial electrolytic cells. It is beneficial to improve the electrode efficiency and reduce the cost of hydrogen production by compounding nickel-based catalytic functional layer on it and developing new high-activity oxygen evolution electrode. Electrodeposition technology has the advantages of simple process and mild conditions, which is beneficial to scale up the production of self-supporting electrodes, and has become one of the ideal综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0067收稿日期:2023-01-13;修改稿日期:2023-04-25。
电沉积Ni-Ru合金及其电化学性能研究的开题报告
1. 研究背景
镍和铑合金具有良好的物理和化学性质,在电化学制备、电催化和电化学储能等领域有着广泛的应用。
然而,单独使用镍或铑会存在一些局限性,因此研究Ni-Ru合金的电化学性能具有重要的理论和应用价值。
目前,电沉积技术是制备Ni-Ru合金的主要方法之一。
2. 研究目的
本研究的主要目的是通过电沉积Ni-Ru合金的方法,探究合金组成对其电化学性能的影响。
具体来说,将研究以下内容:
- 不同电位、时间和电解液条件下的Ni-Ru合金电沉积实验;
- 合金组成、晶体结构、表面形貌的表征;
- 在不同条件下Ni-Ru合金的电化学性能,包括电化学活性、催化活性和电容性能等。
3. 研究方法
- 电化学沉积法:采用三电极体系,即工作电极、参比电极和计时器电极,控制电位和时间,将Ni、Ru沉积于导电玻璃等基底上;
- 表征方法:使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱仪等,对 Ni-Ru合金的组成、晶体结构和表面形貌等进行表征;
- 电化学性能测试:采用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)和交流阻抗法(EIS)等,测量Ni-Ru合金的电化学性能;同时,还将进行电容性能测试和其他相关性能的测试。
4. 研究意义
本研究的结果可以为制备Ni-Ru合金及其在电化学领域的应用提供理论和实验基础。
同时,通过探究Ni-Ru合金的电化学性能,为其他金属合金的电化学行为研究提供参考和借鉴。
此外,研究结果还可能对提高电化学催化反应的效率和催化剂的稳定性等有着重要的意义。
Ni-Fe LDH的电沉积制备及其电催化氧析出性能徐梦莹;孟玲袆;王雅静;刘洪涛【期刊名称】《龙岩学院学报》【年(卷),期】2016(34)5【摘要】氧析出反应( OER)是阳极电解水的关键步骤。
提出了一种简单可控的一步电沉积制备Ni-Fe LDH的方法,并成功用于电催化OER反应。
结果表明,在-1�1 V条件下,采用1∶1镍铁摩尔比,沉积液总浓度为0�12 M时沉积300 s所得Ni-Fe LDH薄膜催化剂具有高的OER催化活性(在10 mA/cm2电流密度下的过电位为220 mV)、快的反应动力学(塔菲尔斜率为44�9 mV/dec)和优良的催化稳定性(持续极化10 h仅衰减2�5%)。
%Oxygen evolution reaction ( OER) is the key step for water splitting at anode. The paper presents a simple and controllable method for one-step synthesis of nickel-iron layered double hydroxide ( Ni-Fe LDH ) as a potential OER electrocatalyst. It is found that the Ni-Fe LDH deposited under the optimal conditions ( deposition time: 300 s; deposition potential: -1.1V;Ni2++Fe3+total concentration:0.12 M;Ni/Fe ratio:1∶1) demonstrateshigh catalytic activity ( overpotential 220 mV at 10 mA/cm) , fast reaction dynamics ( Tafel slope 44.9 mV/dec) , and excellent stability ( retaining 97.5% after 10 h) toward OER reaction.【总页数】5页(P24-28)【作者】徐梦莹;孟玲袆;王雅静;刘洪涛【作者单位】中南大学湖南长沙 410083;中南大学湖南长沙 410083;中南大学湖南长沙 410083;中南大学湖南长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.Bi2MoO6/Ni-Fe LDH复合材料的制备及可见光催化性能 [J], 曲婷;黄强;赵振波2.Ni-Fe-V LDHs@NiS2/C复合材料的制备及其电催化析氧性能研究 [J], 韩银凤; 张瑞林3.海胆状NiMn-LDH/泡沫镍的制备与电催化氧析出性能 [J], 唐芃睿4.CoBx/Co3O4电催化剂的制备及其氧析出性能 [J], 刘国强5.无定型NiCo氧化物的制备及氧析出电催化性能研究 [J], 赵静;何晓燕因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。