首页 > 学术论文

碱性水电解析氢活性阴极的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:57:39
热度:

碱性水电解析氢活性阴极的研究【摘要】:在当前的制氢工业生产中,碱性水电解技术工业化早、技术成熟、设备成本低,但因为其能耗较高,限制了它的应用规模。降低能耗最有效的手段之一是制备出电

【摘要】:在当前的制氢工业生产中,碱性水电解技术工业化早、技术成熟、设备成本低,但因为其能耗较高,限制了它的应用规模。降低能耗最有效的手段之一是制备出电催化活性高、寿命长的活性阴极。 在碱性水电解制氢电极的制备过程中,通过对金属电极极板表面进行电镀,将普通的金属电极制备为复合合金电极,可以降低极板的析氢过电位,进而使水电解制氢过程的能耗降低。 本文中采用分层电沉积法制备Ni-Mo-S三元合金电极,并通过实验分析了电极制备过程中硫源含量、钼源含量、Ni-S电镀电流密度、Ni-Mo电镀电流密度和电镀液温度对电极活性的影响。结果表明,Ni-S电镀阶段的硫源含量和电流密度的改变,相对于Ni-Mo电镀阶段的钼源含量和电流密度的改变,对电极的析氢过电位影响更大。本实验条件下适宜电镀条件为硫脲在电镀液中含量30g L-1,钼酸钠在电镀液中含量25g L-1,Ni-S电镀电流密度24mAcm-2,Ni-Mo电镀电流密度24mAcm-2,电镀液适宜温度为40°C。 Ni-Mo-S电极的析氢活性很高,但是长期电解实验显示其镀层容易脱落,槽电压持续升高。为找到电催化活性高且寿命长的新型阴极,本文分别考察了Ni-S-Zn、Ni-P-S和Ni-P-Zn电极,发现Ni-P-Zn-40°C阴极在长期电解测试中槽电压较低而且相对平稳。进一步研究表明本实验条件下Ni-S-Zn电极的适宜制备条件为Ni-S阶段电沉积电流密度24mA cm-2,Ni-Zn电沉积阶段电流密度24mAcm-2,Ni-S电镀液中硫源硫脲30g L-1,Ni-Zn电镀液中锌源氯化锌10g L-1,分层电镀液温度为40°C。 实验结果表明,跟Ni-Mo-S电极相比,新型复合电极Ni-S-Zn综合性能更好,它不仅能维持较高的电催化活性,在长期操作稳定性上要更胜一筹。 【关键词】:三元合金 电极极化曲线 电沉积 水电解制氢
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ116.21
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-6
  • 目录6-8
  • 第一章 文献综述8-25
  • 1.1 引言8
  • 1.2 水电解发展历史和技术创新8-13
  • 1.2.1 水电解发展历史8-11
  • 1.2.2 最近的技术创新11-13
  • 1.3 水电解过程13-15
  • 1.3.1 水电解过程13-14
  • 1.3.2 水电解槽内电路模拟14-15
  • 1.4 电极动力学15-18
  • 1.5 电极的材料与电极制备方法18-19
  • 1.5.1 电极材料的发展18-19
  • 1.5.2 电极制备方法19
  • 1.6 研究趋势19-23
  • 1.6.1 电极19-20
  • 1.6.2 电催化剂20-22
  • 1.6.3 电解质和添加剂22
  • 1.6.4 气泡管理22-23
  • 1.7 本文研究意义及内容23-25
  • 1.7.1 研究意义23
  • 1.7.2 研究内容23-25
  • 第二章 实验方案与方法25-33
  • 2.1 实验方案设计25-27
  • 2.1.1 电极基体预处理25
  • 2.1.2 电极基体的电沉积25-26
  • 2.1.3 电镀配方与工艺26-27
  • 2.2 实验设备与测量仪器27-29
  • 2.3 阴极过电位测试29-31
  • 2.3.1 阴极析氢过电位29
  • 2.3.2 平衡电极电位的测量29-30
  • 2.3.3 过电位的测量30-31
  • 2.4 循环伏安曲线31-32
  • 2.5 电化学参数分析32-33
  • 第三章 Ni-Mo-S 活性阴极的实验研究33-54
  • 3.1 活性阴极的析氢机理研究33-38
  • 3.1.1 Ni-S 合金阴极的研究33-34
  • 3.1.2 吸附和脱附理论34-36
  • 3.1.3 析氢机理的电子理论研究36-37
  • 3.1.4 活性阴极失活的原因及改善方式37-38
  • 3.2 Ni-Mo-S 活性阴极的催化析氢性能38-52
  • 3.2.1 电催化电极的要求及活性阴极基体的选择38-39
  • 3.2.2 活性阴极基体的预处理以及电极制备39-40
  • 3.2.3 电沉积工艺对电极表面的影响40-52
  • 3.3 Ni-Mo-S 电极稳定性测试52-54
  • 第四章 新型复合电极的研究54-72
  • 4.1 新型复合电极的制备与研究54-60
  • 4.1.1 复合镀层的制备54-55
  • 4.1.2 电极预电解对其表面和性能的影响55-57
  • 4.1.3 电极电催化性能的研究57-60
  • 4.2 Ni-S-Zn 活性阴极的催化析氢性能60-71
  • 4.2.1 Ni-S 阶段电流密度对活性阴极催化析氢性能的影响61-63
  • 4.2.2 Ni-Zn 阶段电流密度对活性阴极催化析氢性能的影响63-65
  • 4.2.3 Ni-S 阶段硫源浓度对活性阴极催化析氢性能的影响65-67
  • 4.2.4 Ni-Zn 阶段锌源浓度对活性阴极催化析氢性能的影响67-69
  • 4.2.5 电沉积温度对活性阴极催化析氢性能的影响69-71
  • 4.3 Ni -S-Zn 电极与 Ni-Mo-S 电极的比较71-72
  • 第五章 结论72-73
  • 参考文献73-82
  • 发表论文和参加科研情况说明82-83
  • 致谢83


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程的研究 Ⅱ.机理研究    耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;

冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程研究 Ⅰ.电解工艺对表面涂硅量的影响    耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;

半导体芯片铜线工艺中的添加剂作用机理研究进展    孙建军;谢步高;

三种极化作用下多孔电极单孔模型的计算    宋辉;徐献芝;朱梅;李芬;

离子浓度的等电位点测量与多点自动标定方法    杨光永;

钢板上锌镁合金镀层的制备方法及耐蚀机理的研究进展    薛雷刚;印仁和;王卫江;郁祖湛;

电解液组成对电沉积纳米ZnO薄膜结构及性能的影响    秦秀娟;孙丽;卜丽敏;孙学亮;左华通;韩司慧智;

氯化铵镀锌的研究    陈幼云;杨江成;王志军;薛圣华;陈永言;

电镀测量中某些问题的讨论    陈永言;戴盛世;姚青;

储氢合金低温放电性能研究    韩静;杨毅夫;邵惠霞;谭祖宪;

咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究    张启波

硅烷sol-gel薄膜及含硅烷的聚合物涂层的电沉积研究    刘倞

以Nb_2O_5·nH_2O为助剂的甲醇氧化电催化剂的制备与性能研究    李伟伟

锂离子动力电池性能及其仿真研究    靳尉仁

基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究    张晶

过渡金属化合物修饰电极的制备和应用研究    王明艳

纳米碳纤维及其负载贵金属催化剂的制备及性能研究    覃远航

铅锌冶炼烟气洗涤含汞污酸生物制剂法处理新工艺研究    王庆伟

纳秒脉宽脉冲电化学微加工机床关键技术研究    罗红平

硼掺杂金刚石薄膜电极的制备与性能评价    吕江维

节能析氢电极的研究    程鹏里,李强,段林丽,武振国

离子束修饰提高钛阴极析氢活性    王梅丰,李国希,靳九成,黄桂芳,吴翠兰,史维东,周迭辉

镍硫析氢活性阴极的电化学制备及其电催化机理    曹寅亮;王峰;刘景军;王建军;张良虎;覃事永;

电化学技术制备析氢电极材料的研究进展    李贺,姚素薇,张卫国,王宏智

泡沫镍基镍硫合金涂层形貌、结构和析氢性能研究    何捍卫;刘红江;刘芳;周科朝;

一种新型析氢电极的制备方法    张晋衡,张惠元

硅电极表面镍钨磷合金电沉积及其析氢性能    李爱昌,李健飞,任宁,刘爽

非晶态镍磷镀层析氢阴极活性的控制与机理    李友遐,高诚辉,林有希,柳丽娜

电化学技术制备高效析氢电极    李克锋,王为,鞠峰钱文鲲

电沉积析氢电极的研究现状及展望    谢正伟;何平;王薇;戴可;杜利成;

高性能析氢电极的研制    鞠峰;王为;

锌和铋在氯化铵溶液中的析氢行为比较    张远明;武繁华;李伟善;

电化学法制备纳米晶Ni-W-P/p-Si电极及其催化析氢特性    张卫国;姚素薇;赵转清;龚正烈;

二元镍基合金镀层析氢性能的研究    钱文鲲;王为;

p-Si上电沉积Ni-Mo合金及其光电催化析氢性能    赵转清;张卫国;姚素薇;龚正烈;

微电铸的析氢现象研究    肖日松;杜立群;刘海军;褚德南;刘冲;

Ni-P-纳米TiO_2复合镀层的析氢电催化性能    吴映辉;唐和清;

在表面活性剂∕水中剥离MoS_2用作析氢催化剂    赵雪;朱慧;杨帆;杨秀荣;

脉冲电沉积Ni-P合金析氢电极的研究    冯永超;魏子栋;刘勇;陈四国;尹光志;

稀土元素对Ni-Mo合金电极析氢性能的影响    刘萍;唐致远;宋全生;

高活性镍基析氢电极的制备及其在碱性条件下析氢行为研究    曹寅亮

催化析氢活性阴极设计、制备与表征    张卫国

金属铱配合物在光致析氢中的性能研究    元勇军

电沉积Ni-S合金析氢阴极材料及析氢机理的研究    袁铁锤

几种修饰电极的电催化析氢性能研究    刘斌

镍基电催化析氢电极材料的研究    谢正伟

氯碱工业用析氢活性阴极的制备与研究    刘春松

碱性电解水析氢电极研究    徐超

氯碱工业镍—硫活性阴极的研究    司敬沛

镍钼基合金催化析氢电极的研究    吴强

镍基Ni-S电极及其析氢性能研究    刘晓峰

Ni-Mo复合电极的制备及其析氢性能研究    刘萍

电化学铝—水制氢体系析氢阴极的制备    钱文鲲

电解水析氢电极的制备工艺及性能研究    陈良木