泡沫镍析氢电极应用进展
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电极制备及测试页数:3
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电沉积法制备泡沫镍的研究页数:4
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钯修饰金电极与裸金电极性能比较页数:2
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泡沫镍——制造、性能和应用
11.1聚氨酯海绵 11.2金属镍 11.3液氨 11.4镍盐
12.1泡沫镍生产中的主要危险源 12.2安全设计及防范要点 12.3泡沫镍生产的安全管理
13.1概述 13.2泡沫镍绿色制造理念与创新实例 13.3泡沫镍智能生产理念与创新实例
第十四章泡沫 镍的性能
第十五章泡沫 镍的应用
14.1泡沫镍的材料力学性能 14.2泡沫镍的声学性能 14.3泡沫镍的热学性能 14.4泡沫镍的电磁学性能 14.5泡沫镍的各向异性
4 第十二章泡沫
镍生产安全技 术与管理
5 第十三章泡沫
镍的绿色制造 与智能生产
4.1真空理论及真空技术 4.2聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍工艺 4.3聚氨酯海绵真空磁控溅射镀镍设备 4.4磁控溅射镀镍模芯的质量特性及控制
5.1化学镀镍法 5.2聚氨酯海绵导电化处理——涂炭胶法 5.3聚氨酯海绵导电化处理——其他方法 5.4不同方法制备的海绵模芯对比分析
第四章聚氨酯 1
海绵导电化处 理——真空磁 控溅射镀镍法
第五章聚氨酯 海绵导电化处
2
理——化学镀
镍法及涂炭胶
法
3
第六章泡沫镍 电铸技术
4 第七章泡沫镍
制造的热处理 技术
5 第八章泡沫镍
的剪切、包装 及储运
1
第九章泡沫镍 的无铜化生产
第十章泡沫镍 2
产品的质量管 理
3 第十一章制造
泡沫镍的关键 原料
15.1在化学电源领域的应用 15.2在电化学工程领域的应用 15.3在化学工程领域的应用 和应用》的读书笔记模板，可以替换为自己的心得。
精彩摘录
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电沉积制备Cu-Ni-Mo_三元电极及其析氢性能
表面技术第52卷第8期电沉积制备Cu-Ni-Mo三元电极及其析氢性能杜金晶，刘心海，王斌，刘卓祺，赵丹丹，李倩，张轩，朱军（西安建筑科技大学 冶金工程学院，西安 710000）摘要：目的制备一种在碱性溶液中具有高效、低成本等优点的铜基析氢阴极材料。
方法在35 ℃下采用直流电沉积法，在泡沫镍（NF）表面分别沉积Cu-Ni、Cu-Ni-Mo镀层，制备Cu-Ni/NF、Cu-Ni-Mo/NF析氢电极。
利用X射线衍射分析仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）表征电极的表面形貌、结构元素含量及物相。
通过电化学阻抗技术（EIS）、线性扫描伏安法（LSV）、循环伏安法（CV）测定电极的析氢性能和催化活性。
结果经Mo掺杂后，Mo在Cu-Ni-Mo三元合金中以置换型固溶体的形式存在，与二元镀层相比，增大了镀层的晶格常数。
Cu-Ni-Mo/NF三元电极在电流密度10 mV/cm2下，过电位仅为116 mV，塔费尔斜率为104 mV/dec，电荷转移电阻为15.34 Ω，电化学活性比表面积（ECSA）为22.33，相较于Cu-Ni/NF 二元电极，分别降低了68 mV、27 mV/dec、15.48 Ω，ECSA值提高了7.95，且循环稳定性较好。
结论引入第3种元素Mo，改变了Cu-Ni二元电极的镀层形貌，使晶粒细化，表现为微粒紧密堆积而成的球胞状结构，从而提升了电极材料的比表面积，为析氢反应提供了更多的活性位点，有助于提高析氢反应效率。
由于三金属间的协同作用，与Cu-Ni二元电极相比，Cu-Ni-Mo三元电极显示出更优异的析氢催化性能。
关键词：电沉积；HER；Cu-Ni-Mo 镀层；电催化；泡沫镍中图分类号：TK91 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0380-07DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.033Preparation of Cu-Ni-Mo Ternary Electrode by Electrodepositionand Its Hydrogen Evolution PerformanceDU Jin-jing, LIU Xin-hai, WANG Bin, LIU Zhuo-qi, ZHAO Dan-dan, LI Qian, ZHANG Xuan, ZHU Jun (College of Metallurgical Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710000, China)ABSTRACT: One step DC electrodeposition double-sided plating is an electrodeposition method that can obtain double-sided coated electrodes. The work aims to prepare a porous hydrogen evolution cathode material with high hydrogen desorption activity and stability. Nickel molybdenum binary alloy has good hydrogen evolution performance because of its "synergistic effect", but it also has the problem of component dissolution in the electrolysis process. The formation of Cu-Ni bimetallic收稿日期：2022-07-22；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-22；Revised：2022-11-22基金项目：陕西省区域创新能力引导计划（2022QFY10-05）Fund：Shaanxi Province Regional Innovation Ability Guidance Plan (2022QFY10-05)作者简介：杜金晶（1983—），女，博士，副教授，主要研究方向为电解水制氢、锂电负极。
泡沫镍研究报告
泡沫镍研究报告
泡沫镍是一种新型的多孔材料，具有高比表面积、良好的催化性能和电化学性能等优点，因此在催化剂、电极材料、吸附剂等领域有着广泛的应用前景。
本文将从泡沫镍的制备、性能及应用等方面进行探讨。
一、泡沫镍的制备
泡沫镍的制备方法主要有物理法、化学法和物理化学法三种。
其中，物理法主要是通过模板法、电解沉积法等方法制备；化学法主要是通过化学还原法、水热法等方法制备；物理化学法则是将物理法和化学法相结合，如电化学沉积法、溶胶凝胶法等。
二、泡沫镍的性能
泡沫镍具有高比表面积、良好的催化性能和电化学性能等优点。
其中，高比表面积是泡沫镍的最大特点之一，可以提高其催化活性和吸附性能；良好的催化性能使得泡沫镍在催化剂领域有着广泛的应用前景；电化学性能则使得泡沫镍在电极材料领域有着广泛的应用前景。
三、泡沫镍的应用
泡沫镍在催化剂、电极材料、吸附剂等领域有着广泛的应用前景。
在催化剂领域，泡沫镍可以用于有机合成、环境保护等方面；在电
极材料领域，泡沫镍可以用于电池、超级电容器等方面；在吸附剂领域，泡沫镍可以用于废水处理、空气净化等方面。
泡沫镍是一种具有广泛应用前景的新型多孔材料，其制备方法多样，性能优越，应用领域广泛。
未来，随着科技的不断发展，泡沫镍的应用前景将会更加广阔。
镍基电催化析氢材料
摘要：随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，清洁能源的开发与利用成为当务之急。
氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源，受到广泛关注。
电催化析氢反应（HER）是电解水制氢的关键步骤，而镍基电催化析氢材料因其优异的性能和较低的成本，成为研究的热点。
本文综述了镍基电催化析氢材料的研究进展，包括材料的制备方法、结构调控、性能优化以及应用前景等方面，旨在为镍基电催化析氢材料的研究提供参考。
一、引言氢能作为一种理想的清洁能源，具有燃烧热值高、燃烧产物无污染等优点。
电解水制氢是获取氢能的主要途径之一，其中电催化析氢反应（HER）是电解水制氢过程中的关键步骤。
目前，贵金属如铂（Pt）、钯（Pd）等因其优异的催化活性而被广泛应用于HER，但贵金属资源稀缺、价格昂贵，限制了其大规模应用。
因此，开发低成本、高性能的镍基电催化析氢材料具有重要意义。
二、镍基电催化析氢材料的制备方法1. 湿法合成湿法合成是制备镍基电催化析氢材料的主要方法之一，包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。
化学沉淀法通过控制反应条件，使镍离子在溶液中形成氢氧化物或氧化物，然后通过过滤、洗涤、干燥等步骤得到镍基材料。
溶胶-凝胶法以金属醇盐为原料，通过水解缩聚反应形成溶胶，然后通过干燥、热处理等步骤得到镍基材料。
水热法在高温、高压条件下，使金属离子与水或水溶液中的其他物质发生反应，生成镍基材料。
2. 混合方法混合方法是将两种或两种以上的材料混合制备镍基电催化析氢材料，如镍基复合材料、金属有机框架（MOF）等。
通过调控复合材料的组成、结构等，提高镍基材料的催化活性、稳定性和抗腐蚀性。
三、镍基电催化析氢材料的结构调控1. 表面形貌调控通过调控镍基材料的表面形貌，可以改变其比表面积、孔结构等，从而提高材料的催化活性。
例如，采用水热法制备的Ni纳米线具有较大的比表面积和丰富的孔结构，有利于提高材料的催化活性。
2. 晶体结构调控通过调控镍基材料的晶体结构，可以改变其电子结构、能带结构等，从而提高材料的催化活性。
镍基Ni-Mo合金电极的制备及其电催化析氢性能研究
College of Chemistry and Chemical Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May, 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要摘 Nhomakorabea要
氢能作为一种高效，清洁，理想的二次能源，越来越受到各国的重视。其中， 电解水制氢具有操作简单、产品纯度高、无污染等优点，有望成为替代化石燃料 制氢的有效方法。目前，工业中运用电解水制氢的阴极材料主要是 Rany Ni，低碳 钢等材料，但它们存在过电位高、槽电压大、能耗过大和易腐蚀等劣势，严重制 约了电解水以及氯碱工业的发展。因此，为了解决上述问题，研究和开发一种高 效、稳定、廉价的析氢电极具有非常重要的现实意义和实用价值。镍基合金材料 由于具有较好的催化析氢活性和良好的稳定性而成为近年来的研究热点。本论文 分别采用脉冲电沉积和磁控溅射法制备了 Ni-Mo-P/Ni 和 Ni-Mo/Ni 析氢电极， 系统 探究了电极的制备条件及其析氢性能的影响。 以硫酸镍，钼酸铵，次亚磷酸钠分别作为镍源、钼源和磷源，采用脉冲电沉 积制备了 Ni-Mo-P/Ni 电极。运用 XRD，SEM 和 EDS 等材料表征手段和现代电化 学测试方法考察了镀层的表面组成、结构、微观形貌及其催化析氢性能。实验结 果表明，通过脉冲电沉积制备的 Ni-Mo-P 镀层表面粗糙，颗粒细小，分布均匀。 XRD 和 EDS 测试结果显示，Mo 的引入使催化剂镀层进一步呈现非晶态化，从而增 大镀层真实表面积， 进而提高析氢催化性能。 当 Mo 的含量为 30 wt%时， Ni-Mo-P/Ni 电极具有最好的催化析氢性能。与纯 Ni 片相比，Ni-Mo-P/Ni 电极的析氢电位正移了 270 mV； 与 Ni-P/Ni 电极相比，正移了 100 mV 左右。在碱性条件下电解的计时电位 曲线显示，Ni-Mo-P/Ni 电极具有较好的稳定性。 利用磁控溅射法对 Ni 基表面进行改性， 沉积 Ni-Mo 薄膜。 通过改变溅射功率、 真空室内的气压、反应时间和温度，调控薄膜的厚度、微观形貌及元素组成，制 得 Ni-Mo 合金电极，并考察其催化析氢性能。实验结果表明，溅射功率决定薄膜 的组分，而溅射气压决定薄膜的表面的粗糙度。当溅射室气压为 4 Pa，Ni 靶和 Mo 靶的溅射功率分别为 80 W 和 180 W，基体温度为 500℃时，制备的电极具有较好 的催化析氢性能。在 6M NaOH 电解液中，电流密度为 100 mA.cm-2 时，与纯 Ni 片相比，Ni-Mo 合金电极的催化析氢电位正移了 281 mV。这主要是由于 Ni-Mo 合 金为纳米晶型，颗粒分布均匀，具有较小的晶粒直径，使电极的比表面积显著增 大；同时，与纯 Ni 相比，Ni-Mo 合金电阻减小，因而 Ni-Mo 合金电极具有更好的 催化析氢性能。 关键词：镍基合金电极，析氢反应，稳定性，脉冲电沉积，磁控溅射
镍钼基合金析氢电极材料的研究进展
Ｎ — ＞ —ｎ Ｎ ． ｏ Ｎｉ Ｎ —ｅ Ｎｉ ｒ的 顺 序 排 ｉ Ｍｏ Ｎｉ ＞ ｉ ＞ ． Ｚ Ｃ Ｗ＞ ｉ ＞ — Ｆ Ｃ
电解水 法研 究 的热 点 ，其 中 ，研制 高效 的析 氢催 化 电
极材料 ，降低 电极 的析 氢过 电位 ，是解 决 能耗 问题 的 最 有效 的方法 。
课 题对 氯碱 工业 、制氢 工业 、化 学 电源 、燃 料 电池
在 众 多研 究 的催化 析 氢 电极材 料 中， 由于 过渡 金
舰 船 防 化
２１ ０ ０年第 ２期，— ２ ７１
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＤＥＦ ＥＮＣＥ ＯＮ ＨＩ Ｓ ＰＳ
镍钼基合金析氢 电极材料 的研 究进展
魏 海 兴 ，周 振 芳 ， 吕 东方 ，马 强
（ 中国船舶 重 工集 团公 司第七 一八研 究所 ，河北 邯 郸 ，０ ６ ２ ５ ０ ７） 摘 要 ：本 文分别从 几何 因素和 能量 因素 方面探 讨 了镍钼合 金 电极 的析 氢机３ 里，简要介 绍 了Ｎｉ Ｍｏ —
Ｈｙ ｏ ｎｅ ｏ ｕ ｏ ｃｉ ｔ ｒ ｄ ｇｅ ｖ ｌ ｔ ｎ ａ ｔ ｙ ｉ ｖｉ
０ 引言
氢 能源是 理想 的清洁 能源 ，电解水 制氢 是重 要的 制氢 方法之 一 ，电解析 氢是 一个研 究 多年 的课题 ，这
一
水制氢 法 得到更 广泛 的应 用 ，降低 电解 水 的能耗 成为
Ｎｉｋ ｌＭ ｏ ｙ ｄ ｎ ｃ ｅ — ｌ ｂ ｅ ｕｍ ａ ｅ ｌｏｙ ｙ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｏｓｔｏ ａ ｅｂｅ ｎ ａｓ ｎｔｏ ｕｃ ｄ． ｒｈｅ ｍｏ ｅ， ｅ ｒ ａ ｏ ｂ ｓ ｄ ａｌ ｓｂ ｌ ｃｒ ｄ ｐ ｉｉ ｎ ｈ ｖ ｅ ｌｏ ｉ ｒ ｄ ｅ Ｆｕ ｔ ｒ ｒ ｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｔ ｖ ｒｅａ ｄ ｃ ｏ ｄｉ ｅ ｓ ｎ ｏｍｐｏ ｉｅ ｎ ｃ ｌｍｏ ｙ ｄｅ ｕｍ ｌｏｙ ｌｃ ｏ ｓｉ ｒ ｖｅ ｅｃ ａ ａ ｔｒｚ ｔｏ ｆＨＥＲ ｓ ｓｔ ｉｋｅ— ｌ ｂ ｎ ａｌ ｓｅｅ ｔ ｄｅ ｍｐ ｏ ｄ ｔ ｈ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎｓｏ ｒ ｈ ｒ ｈａ ｂ ｅ ｎ ｚ ｄ． ａ ｔ ｔｉ ｎ ｉ ａ ｅ ｈ ｔｔ ｉ ｅ ｓ ｎ ｏ ｅ ｎ ａ Ｎｙ ｅ Ａｔｌｓ，ｉ ｓｉ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｈｅ ｄ ｖ ｒ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｎ ｃ ｅ — ｌ ｂｄ ｎｕ ａ ｌ ｙｓｅｅ ｔｏ ｅ ｓｔ ｉ ｋ ｌｍｏ ｙ ｅ ｍ ｌｏ ｌ ｃ ｄ ｓ ｒ
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极材料 ，降低 电极 的析 氢过 电位 ，是解 决 能耗 问题 的 最 有效 的方法 。
课 题对 氯碱 工业 、制氢 工业 、化 学 电源 、燃 料 电池
在 众 多研 究 的催化 析 氢 电极材 料 中， 由于 过渡 金
舰 船 防 化
２１ ０ ０年第 ２期，— ２ ７１
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＤＥＦ ＥＮＣＥ ＯＮ ＨＩ Ｓ ＰＳ
镍钼基合金析氢 电极材料 的研 究进展
魏 海 兴 ，周 振 芳 ， 吕 东方 ，马 强
（ 中国船舶 重 工集 团公 司第七 一八研 究所 ，河北 邯 郸 ，０ ６ ２ ５ ０ ７） 摘 要 ：本 文分别从 几何 因素和 能量 因素 方面探 讨 了镍钼合 金 电极 的析 氢机３ 里，简要介 绍 了Ｎｉ Ｍｏ —
Ｈｙ ｏ ｎｅ ｏ ｕ ｏ ｃｉ ｔ ｒ ｄ ｇｅ ｖ ｌ ｔ ｎ ａ ｔ ｙ ｉ ｖｉ
０ 引言
氢 能源是 理想 的清洁 能源 ，电解水 制氢 是重 要的 制氢 方法之 一 ，电解析 氢是 一个研 究 多年 的课题 ，这
一
水制氢 法 得到更 广泛 的应 用 ，降低 电解 水 的能耗 成为
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电化学析氢研究进展及应用
电化学析氢研究进展及应用随着人们对气候变化和环境污染的日益关注，清洁能源的研究和应用逐渐成为了全球科技发展的重点。
电化学析氢技术作为一种低碳、环保的新型能源技术，已经成为国际上广泛关注的研究领域之一。
本文将从电化学析氢的基本原理、研究进展、应用和展望等方面进行探讨。
一、电化学析氢的基本原理电化学析氢的基本原理是利用电解水过程中产生的电子将水分子分解成氢气和氧气两种气体。
电化学析氢的过程可以分为两个半反应：阳极反应和阴极反应。
在阳极，水分子经过氧化反应，电子被产生，生成氧气，并且释放出两个氢离子：2H2O → O2 + 4H+ + 4e−在阴极，水分子得到电子还原，生成氢气：4H+ + 4e− → 2H2二、电化学析氢的研究进展自20世纪以来，电化学析氢技术得到了快速发展。
目前，主要的研究方向包括改进电极材料和电解质、提高反应效率、降低催化剂成本等方面。
1.电极材料和电解质的改进电极材料和电解质是影响电化学析氢效率的两个重要因素。
过去几十年来，科学家们一直在探索更加高效、稳定的电极材料和电解质。
金属催化剂是一种高效的电极材料，但是成本较高。
纳米材料和三维结构电极的应用可以提高反应效率和稳定性，同时也有望降低成本。
电解质则需要具有高离子导电率和低电阻率，并且能够耐受酸碱性反应环境。
2.提高反应效率电化学析氢的反应效率受到很多因素的影响，比如电流密度、温度、电解质浓度等。
近年来，科学家们在探索如何提高反应效率方面取得了许多进展。
例如，将CO2和水一起电解可以将CO2转化成有用的高附加值化学品。
此外，科学家们还研究了在不同催化剂下电化学析氢的反应机理，有助于提高反应效率。
3.降低催化剂成本催化剂是电化学析氢过程中不可或缺的一部分，它能够提高反应效率并降低反应所需电压。
然而，金属催化剂的成本较高，同时容易受到污染和氧化等因素的影响。
因此，研究开发新型低成本、高效的催化剂成为了研究的一项重要任务。
三、电化学析氢的应用电化学析氢技术不仅可以用于制氢，还可以用于能量转换存储、燃料电池等领域。
氢镍电池发展现状及未来趋势分析
氢镍电池发展现状及未来趋势分析 概述： 氢镍电池作为一种新型高效、环保的能源存储装置，在能源领域中具有广阔的应用前景。本文将对氢镍电池的发展现状及未来趋势进行分析。
一、发展现状 1. 技术原理 氢镍电池是一种以水为原料，通过电解反应产生氢气和氧气的装置。它的电极由镍储氢合金材料构成，通过充放电过程实现能量转换。
2. 应用领域 氢镍电池目前主要应用于储能领域、新能源领域以及移动电源等方面。在储能领域，它可以用于蓄电站的储能系统，平衡电网负荷以及应对能源突发需求。在新能源领域，氢镍电池可以作为新能源车辆的动力电源，具有高能量密度、长寿命和短充电时间等特点。在移动电源方面，氢镍电池可以作为手机、平板电脑等便携设备的电源，提供长时间的续航能力。
3. 国内外发展情况 目前，氢镍电池的发展还处于初级阶段，但已经取得了一些进展。国外的研究重点主要集中在电池材料的改进和性能提升上，如镍储氢合金的研究发展以及电极材料的改进。而国内的研究则更注重于技术的应用和商业化推广，如新能源车辆和储能系统的开发应用。
二、未来趋势分析 1. 技术改进 目前氢镍电池仍存在一些问题，如储氢合金的寿命有限、充放电效率低等。未来的发展趋势将集中在材料和技术的改进上，通过研发新型的镍储氢合金材料，提高电池的储氢和释氢能力，同时提升充放电效率，以满足更高的能量需求。
2. 规模化应用 随着氢能源的不断推广和应用，氢镍电池有望实现规模化应用。特别是在新能源交通领域，随着充电基础设施建设的不断完善和电动汽车市场的快速增长，氢镍电池有望成为主流动力电池之一。
3. 能源转型助推 全球范围内的能源转型助推了氢镍电池的发展。替代传统燃油车成为一种无污染、低碳排放的新能源汽车成为各个国家的共识。而氢镍电池作为高效、环保的能源存储装置，将在能源转型进程中得到更大的应用。
4. 国际合作与标准化 氢镍电池的发展需要跨国界的合作与标准化。各国可以加强合作，共同研发新的材料、技术，并制定统一的标准和规范。这将有利于推动氢镍电池技术的成熟和应用，并为全球氢能源产业的发展打下坚实基础。
扣式电池泡沫镍的作用
扣式电池是一种常见的电池类型，而泡沫镍则是其中一个重要的组成部分。
以下是泡沫镍在扣式电池中的作用：
1. 提供电极支撑：泡沫镍通常用作电池正极（阳极）的支撑材料。
它的高表面积和多孔性结构能够提供更大的反应表面，增加电池正极与电解质的接触面积，从而提高电池的放电容量。
2. 提供导电路径：泡沫镍具有良好的导电性能，可以作为电流的导电路径。
通过将泡沫镍与其他电化学材料（如氧化物、活性材料等）相结合，形成复合电极，实现电子传导和离子传输，使电池正常工作。
3. 促进反应速率：泡沫镍的多孔结构可以提供丰富的活性表面，增强电池正极与电解质之间的反应速率。
它能够快速吸附和释放离子，提供更短的电子和离子传输路径，改善电池的放电性能。
4. 改善循环寿命：由于泡沫镍具有良好的化学稳定性和机械强度，它可以有效地抵抗电池循环过程中的体积变化和结构变形，从而延长电池的使用寿命。
总之，泡沫镍在扣式电池中起到了支撑、导电、增加反应表面积以及改善循环寿命等关键作用。
它能够提高电池的性能、可靠性
和稳定性，使电池在各种应用领域中发挥出更好的性能。
电沉积镍-钼-钴泡沫合金析氢电极的工艺研究
电沉积镍-钼-钴泡沫合金析氢电极的工艺研究陈良木;陈范才;李文军;吴道明;徐超;王子天【摘要】以聚氨酯海绵为基体,通过导电化处理、电沉积Ni-Mo-Co合金以及热分解处理工艺,制备了Ni-Mo-Co泡沫合金.研究了七水合硫酸钴和二水合钼酸钠用量、电流密度、温度等电沉积工艺参数对合金析氢性能的影响.结果表明,在七水合硫酸钴用量为14 g/L,二水合钼酸钠用量为10 g/L,温度为35℃,电流密度为8 A/dm2的条件下制备的泡沫合金有最高的析氢活性,具有很大的比表面积.扫描电镜观察显示,制备的Ni-Mo-Co合金为三维网状结构,合金骨架有大量的微裂纹,表面为均匀致密的球状颗粒.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2010(029)008【总页数】4页(P1-3,17)【关键词】镍-钼-钴泡沫合金;电沉积;析氢过电位;比表面积;电催化活性【作者】陈良木;陈范才;李文军;吴道明;徐超;王子天【作者单位】湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学化学化工学院,湖南,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TQ151%TQ153.2氢能是一种可再生的清洁能源，具有资源丰富、燃烧热值大等许多突出的优点，随着化石燃料的枯竭及环境问题而受到人们的普遍重视。
电解水是大规模制氢的重要途径。
为了降低阴极过电位以节约能耗，研究低析氢过电位、高催化活性的阴极材料具有重要的意义。
影响阴极材料催化活性的主要因素有能量因素(金属的电子结构)和几何因素(电极的比表面积)。
由于Mo有半充满的d轨道，而Co、Ni有未成对的d电子，Mo 与Ni、Co共沉积时会产生析氢电催化协同作用[1]。
Ni–Mo合金是电解水析氢活性最好的二元合金材料[2-3]，但其电化学稳定性较差，在间歇电解下析氢催化活性退化快[4]。
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图 １ Ｐｔ／ＮＦ电极 ＳＥＭ图
图 ２ Ｎｉ－Ｍｏ合金电极 ５０倍 ＳＥＭ图
收稿日期：２０１８－１１－０５ 作者简介：左 姗，女，湖南衡阳人，本科在读，研究方向：电催化析氢催化剂制备；通讯作者：陈少娜（１９８４—），女，黑龙江五大 连池人，博士研究生，主要研究方向为二维材料制备。
·３０·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第 ４８卷
２ 泡沫镍负载二元物质作为析氢电极
泡沫镍负载 Ｎｉ－Ｍｏ制备复合电极［１０－１１］，大量的 Ｎｉ－Ｍｏ 小颗粒突起存在于复合电极的金属大颗粒上，这些小突起大幅 增加了复合电极的比表面积。与 Ｎｉ－Ｍｏ合金电极比较，在电 流密度 ２００ｍＡ／ｃｍ２时，复合电极析氢过电位比 Ｎｉ－Ｍｏ合金低 ５０ｍＶ左右，说明具有活性表层的复合电极活性比相应的合金 高。通过电沉积方法制备泡沫镍负载 Ｃｕ－Ｃｏ电极，与单金属 层电极相比，获得的 ＮＦ／Ｃｕ０．０１／Ｃｏ０．０５表面复合层电极表现 出更好的析氢活性和稳定性，其获得的粗糙表面以及钴外层和 铜内层之间的协同作用下，其产生的析氢电流是泡沫镍的 ２．８２ 倍，就有较高的使用价值 。 ［８，１２］ 运用电沉积法 ＋浸渍沉积法制 备复合材料 Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极［１３］，Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极表面在 Ｆｅ／ＮＦ 和 Ｐｔ／ＮＦ电极表面基础上纳米粒子更加紧密，该电极相对于 Ｆｅ／ＮＦ和 Ｐｔ／ＮＦ电极具有更大的比表面积，提高了复合催化剂 的析氢性能。然而，Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极在酸性溶液中稳定性不好。
２１世纪能源问题是一个急需解决的难题，越来越多的人尝 试利用新能源来弥补空缺。氢能源因其清洁、高效等特点在近 些年发展迅速。制造氢能源的方法多数来源于电解水，电解材 料的性能极大程度上影响了电解水的能力，因此电催化材料的 研究和改进具有十分现实的意义。在泡沫电极还未发展之前， 人们大多都是用普通金属作为电极进行析氢，而 Ｐｔ是公认的析 氢效果最好的金 属，但 是 由 于 其 昂 贵 的 价 格，并 未 能 广 泛 运 用 于电解水工艺，而 其 次 较 为 突 出 的 是 镍，高 鹏 等 人 ［１］研 究 了 碱 性环境中镍电极的析氢机理，得出了较为清晰的反应历程。常 规金属之后，多孔金属因其表面积大等一系列优越性能被大量 运用到析氢工艺中。而泡沫金属则是进一步发展了多孔金属 的物理优越性，并 且 因 其 易 负 载 其 他 金 属 这 一 突 出 特 点，被 逐 渐运用到电 解 水 中。 鉴 于 镍 元 素 价 格 合 理，并 且 析 氢 能 力 较 好，其析氢能力相 对 于 普 通 镍 提 高 了 很 多，并 且 因 为 镍 元 素 的 延伸性较好，负载能力较强，而且制成的电极材料性能稳定，逐 渐形成了泡沫镍基电极的体系。ＳａＬｖ［２］等人研究了在泡沫镍 基上负载氢氧化镍并成功提升了镍基的析氢能力。而国内很 多学者则是 着 重 研 究 了 一 元 金 属、二 元 金 属 等 合 金 泡 沫 镍 基 （ＮＦ）电极，发现 Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ等与镍元素本身性质较为接近的金 属对镍基有很好的促进作用［３－４］，并研究了这些元素之间的相 互作用甚至 深 入 到 了 电 子 结 构 等，从 微 观 层 面 说 明 了 影 响 原 因。如今泡沫电极的发展十分迅速，拥有较大的表面积和负载 能力，节省了许多负载的空间。并且这些材料相比于 Ｐｔ等十分 便宜，将泡沫镍基材料大量运用于电解水工艺中有了大大的可 能，十分具有现实意义。
１ 泡沫镍负载一元物质作为析氢电极
通过浸渍沉积法制备的 Ｐｔ／ＮＦ电极［５］的 ＳＥＭ图如图 １所 示，与一般材料不 同，Ｐｔ纳 米 粒 子 没 有 负 载 在 孔 的 内 部 而 是 均 匀地负载在 ＮＦ电极的表面，可以看出 Ｐｔ纳米粒子的直径大约 ２００～５００ｎｍ。电极的表面相较之下更加粗糙，增大了其比表面 积，便有利于提高电极的析氢催化活性。泡沫镍负载 Ｍｏ的合 金电极如图 ２所示，表面存在大量裂纹，电镀 Ｎｉ－Ｍｏ合金［６］时 产生大量的氢气导致这些裂纹的产生。而在长时间电解过程 中，由于氢气剧烈析出，这些裂纹容易导致镀层脱落，从而使电 极活性降低。由于 Ｎｉ－Ｍｏ合金镀层的纳米晶结构，且表面存
第 ３期
左 姗，等：泡沫镍析氢电极应用进展
·２９·
泡沫镍析氢电极应用进展
左 姗，邹 震，陈少娜
（三峡大学 材料与化工学院，湖北 宜昌 ４４３００２）
摘要：本文对泡沫镍电极对一元、二元、三元物质 负 载 进 行 了 分 析 及 归 纳，并 对 其 析 氢 性 能 进 行 了 评 论，并 展 望 了 泡 沫 镍 电 极 的 发 展 前 景。 关键词：泡沫镍材料；泡沫镍电极；析氢性能 中图分类号：ＴＱ１１６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０３－００２９－０２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｆｏａｍｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｏａｄｉｎｇｕｎｉｔａｒｙ，ｂｉｎａｒｙ，ａｎｄｔｅｒｎａｒｙｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙｉｓｃｏｍｍｅｎｔｅｄ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＦｏａｍ ＮｉｃｋｅｌＨｙｄｒｏｇｅｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｄｅ
ＺｕｏＳｈａｎ，ＺｏｕＺｈｅｎ，ＣｈｅｎＳｈａｏｎａ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２，Ｃｈｉｎａ）
在大量的小突起，Ｎｉ－Ｍｏ合金才具有较高的真实表面积。采用 电沉积法制备的 Ｆ的 Ｆｅ纳米粒子沉积在光滑的泡沫镍电极表面，可 以使电极的表面 更 加 粗 糙，有 效 增 大 比 表 面 积，从 而 提 高 了 电 极的析氢催化活性。泡沫镍表面沉积铜膜［８］，泡沫镍表面沉积 金属铜不仅没有促进催化析氢作用，相反抑制了泡沫镍的析氢 性能。吴梅等人［９］制备的 Ｎｉ－ＷＣ／Ｎｉ电极析氢电极的极化电 流比泡沫 Ｎｉ电极平均大 ５０ｍＡ／ｃｍ２以上。
图 ２ Ｎｉ－Ｍｏ合金电极 ５０倍 ＳＥＭ图
收稿日期：２０１８－１１－０５ 作者简介：左 姗，女，湖南衡阳人，本科在读，研究方向：电催化析氢催化剂制备；通讯作者：陈少娜（１９８４—），女，黑龙江五大 连池人，博士研究生，主要研究方向为二维材料制备。
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山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第 ４８卷
２ 泡沫镍负载二元物质作为析氢电极
泡沫镍负载 Ｎｉ－Ｍｏ制备复合电极［１０－１１］，大量的 Ｎｉ－Ｍｏ 小颗粒突起存在于复合电极的金属大颗粒上，这些小突起大幅 增加了复合电极的比表面积。与 Ｎｉ－Ｍｏ合金电极比较，在电 流密度 ２００ｍＡ／ｃｍ２时，复合电极析氢过电位比 Ｎｉ－Ｍｏ合金低 ５０ｍＶ左右，说明具有活性表层的复合电极活性比相应的合金 高。通过电沉积方法制备泡沫镍负载 Ｃｕ－Ｃｏ电极，与单金属 层电极相比，获得的 ＮＦ／Ｃｕ０．０１／Ｃｏ０．０５表面复合层电极表现 出更好的析氢活性和稳定性，其获得的粗糙表面以及钴外层和 铜内层之间的协同作用下，其产生的析氢电流是泡沫镍的 ２．８２ 倍，就有较高的使用价值 。 ［８，１２］ 运用电沉积法 ＋浸渍沉积法制 备复合材料 Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极［１３］，Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极表面在 Ｆｅ／ＮＦ 和 Ｐｔ／ＮＦ电极表面基础上纳米粒子更加紧密，该电极相对于 Ｆｅ／ＮＦ和 Ｐｔ／ＮＦ电极具有更大的比表面积，提高了复合催化剂 的析氢性能。然而，Ｐｔ－Ｆｅ／ＮＦ电极在酸性溶液中稳定性不好。
２１世纪能源问题是一个急需解决的难题，越来越多的人尝 试利用新能源来弥补空缺。氢能源因其清洁、高效等特点在近 些年发展迅速。制造氢能源的方法多数来源于电解水，电解材 料的性能极大程度上影响了电解水的能力，因此电催化材料的 研究和改进具有十分现实的意义。在泡沫电极还未发展之前， 人们大多都是用普通金属作为电极进行析氢，而 Ｐｔ是公认的析 氢效果最好的金 属，但 是 由 于 其 昂 贵 的 价 格，并 未 能 广 泛 运 用 于电解水工艺，而 其 次 较 为 突 出 的 是 镍，高 鹏 等 人 ［１］研 究 了 碱 性环境中镍电极的析氢机理，得出了较为清晰的反应历程。常 规金属之后，多孔金属因其表面积大等一系列优越性能被大量 运用到析氢工艺中。而泡沫金属则是进一步发展了多孔金属 的物理优越性，并 且 因 其 易 负 载 其 他 金 属 这 一 突 出 特 点，被 逐 渐运用到电 解 水 中。 鉴 于 镍 元 素 价 格 合 理，并 且 析 氢 能 力 较 好，其析氢能力相 对 于 普 通 镍 提 高 了 很 多，并 且 因 为 镍 元 素 的 延伸性较好，负载能力较强，而且制成的电极材料性能稳定，逐 渐形成了泡沫镍基电极的体系。ＳａＬｖ［２］等人研究了在泡沫镍 基上负载氢氧化镍并成功提升了镍基的析氢能力。而国内很 多学者则是 着 重 研 究 了 一 元 金 属、二 元 金 属 等 合 金 泡 沫 镍 基 （ＮＦ）电极，发现 Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ等与镍元素本身性质较为接近的金 属对镍基有很好的促进作用［３－４］，并研究了这些元素之间的相 互作用甚至 深 入 到 了 电 子 结 构 等，从 微 观 层 面 说 明 了 影 响 原 因。如今泡沫电极的发展十分迅速，拥有较大的表面积和负载 能力，节省了许多负载的空间。并且这些材料相比于 Ｐｔ等十分 便宜，将泡沫镍基材料大量运用于电解水工艺中有了大大的可 能，十分具有现实意义。
１ 泡沫镍负载一元物质作为析氢电极
通过浸渍沉积法制备的 Ｐｔ／ＮＦ电极［５］的 ＳＥＭ图如图 １所 示，与一般材料不 同，Ｐｔ纳 米 粒 子 没 有 负 载 在 孔 的 内 部 而 是 均 匀地负载在 ＮＦ电极的表面，可以看出 Ｐｔ纳米粒子的直径大约 ２００～５００ｎｍ。电极的表面相较之下更加粗糙，增大了其比表面 积，便有利于提高电极的析氢催化活性。泡沫镍负载 Ｍｏ的合 金电极如图 ２所示，表面存在大量裂纹，电镀 Ｎｉ－Ｍｏ合金［６］时 产生大量的氢气导致这些裂纹的产生。而在长时间电解过程 中，由于氢气剧烈析出，这些裂纹容易导致镀层脱落，从而使电 极活性降低。由于 Ｎｉ－Ｍｏ合金镀层的纳米晶结构，且表面存
第 ３期
左 姗，等：泡沫镍析氢电极应用进展
·２９·
泡沫镍析氢电极应用进展
左 姗，邹 震，陈少娜
（三峡大学 材料与化工学院，湖北 宜昌 ４４３００２）
摘要：本文对泡沫镍电极对一元、二元、三元物质 负 载 进 行 了 分 析 及 归 纳，并 对 其 析 氢 性 能 进 行 了 评 论，并 展 望 了 泡 沫 镍 电 极 的 发 展 前 景。 关键词：泡沫镍材料；泡沫镍电极；析氢性能 中图分类号：ＴＱ１１６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０３－００２９－０２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｆｏａｍｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｏａｄｉｎｇｕｎｉｔａｒｙ，ｂｉｎａｒｙ，ａｎｄｔｅｒｎａｒｙｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙｉｓｃｏｍｍｅｎｔｅｄ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｆｏａｍ ｎｉｃｋｅｌｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＦｏａｍ ＮｉｃｋｅｌＨｙｄｒｏｇｅｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｄｅ
ＺｕｏＳｈａｎ，ＺｏｕＺｈｅｎ，ＣｈｅｎＳｈａｏｎａ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２，Ｃｈｉｎａ）
在大量的小突起，Ｎｉ－Ｍｏ合金才具有较高的真实表面积。采用 电沉积法制备的 Ｆ的 Ｆｅ纳米粒子沉积在光滑的泡沫镍电极表面，可 以使电极的表面 更 加 粗 糙，有 效 增 大 比 表 面 积，从 而 提 高 了 电 极的析氢催化活性。泡沫镍表面沉积铜膜［８］，泡沫镍表面沉积 金属铜不仅没有促进催化析氢作用，相反抑制了泡沫镍的析氢 性能。吴梅等人［９］制备的 Ｎｉ－ＷＣ／Ｎｉ电极析氢电极的极化电 流比泡沫 Ｎｉ电极平均大 ５０ｍＡ／ｃｍ２以上。