本發(fā)明涉及電解水制氫，具體而言，涉及一種電解水陽極板網(wǎng)及其制備方法和電解裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著綠色低碳能源發(fā)展戰(zhàn)略的逐步實(shí)施以及現(xiàn)實(shí)存在的治理環(huán)境污染和降低碳排放的需求，使可再生能源的開發(fā)力度越來越大，但也隨之產(chǎn)生了嚴(yán)重的棄電現(xiàn)象。利用電解水制氫，將棄電制取氫氣是實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和再利用的有效途徑，可有效促進(jìn)可再生能源的開發(fā)。

2、堿性電解水制氫是一種成熟、安全的制氫方法，但該方法能耗較高，限制了其在棄電制氫領(lǐng)域的應(yīng)用。鎳基合金相對(duì)于純鎳有較好的催化析氫活性，如鎳鉬合金、鎳鉬硫合金、鎳鈷合金等，但該類合金在強(qiáng)堿性電解溶液中不穩(wěn)定，存在金屬元素溶出現(xiàn)象，導(dǎo)致電極的催化析氫性能逐漸降低，長(zhǎng)期使用其催化性能逐漸變差。

3、純鎳多孔涂層電極是目前堿性電解水裝備規(guī)?；褂玫碾姌O材料，其采用微米級(jí)鎳鋁混合粉直接噴涂，以al作為造孔劑，裝機(jī)前需采用堿液對(duì)涂層進(jìn)行活化處理，來制備多孔電極。但是，這類電解存在著生產(chǎn)周期長(zhǎng)、環(huán)境污染嚴(yán)重、造孔能力有限等問題。

4、綜上，現(xiàn)有主流等離子噴涂方法雖然初步滿足了純鎳板網(wǎng)表面造孔的技術(shù)要求，但是仍然存在著催化性能較低的問題。這可能是由于現(xiàn)有的制備方法造孔能力有限，產(chǎn)品的界面結(jié)合差、活化穩(wěn)定性差。目前亟需制備一種具有微納結(jié)構(gòu)表面的純鎳板網(wǎng)，省去后期堿液活化的過程，同時(shí)進(jìn)一步提升電極電解催化性能。

5、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電解水陽極板網(wǎng)及其制備方法和電解裝置，旨在顯著提升電極的電解催化性能。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種電解水陽極板網(wǎng)的制備方法，包括：將鎳板網(wǎng)預(yù)熱之后，采用碰撞嵌入的方法，使電解鎳粉沉積在鎳板網(wǎng)表面；

4、其中，碰撞嵌入是利用高壓惰性氣體通過噴管對(duì)電解鎳粉進(jìn)行加速，加速后的粉末嵌入所述鎳板網(wǎng)內(nèi)。

5、在可選的實(shí)施方式中，電解鎳粉表面具有小于5μm的凸起，且電解鎳粉呈樹枝狀；

6、優(yōu)選地，電解鎳粉的粉末平均尺寸為5μm-120μm；

7、優(yōu)選地，粉末溫度小于100℃。

8、在可選的實(shí)施方式中，高壓惰性氣體的氣體壓力為3mpa-10mpa，氣體溫度小于100℃，控制粉末嵌入速度為100m/s-500m/s；

9、優(yōu)選地，高壓惰性氣體為未經(jīng)加熱的氬氣。

10、在可選的實(shí)施方式中，預(yù)熱是將鎳板網(wǎng)加熱至大于等于500℃；

11、優(yōu)選地，預(yù)熱溫度為500℃-600℃。

12、在可選的實(shí)施方式中，采用高頻電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)對(duì)鎳板網(wǎng)進(jìn)行預(yù)熱，控制工作頻率大于200hz。

13、在可選的實(shí)施方式中，鎳板網(wǎng)的目數(shù)為40目-60目。

14、在可選的實(shí)施方式中，在沉積電解鎳粉之前，對(duì)鎳板網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理，使鎳板網(wǎng)的粗糙度大于5μm。

15、在可選的實(shí)施方式中，預(yù)處理包括：對(duì)鎳板網(wǎng)進(jìn)行噴砂，使粗糙度滿足要求，之后進(jìn)行清洗、干燥；

16、優(yōu)選地，在沉積電解鎳粉之前，將板網(wǎng)工裝進(jìn)行保護(hù)；

17、第二方面，本發(fā)明提供一種電解水陽極板網(wǎng)，通過前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的制備方法制備而得；

18、優(yōu)選地，沉積后的粉末顆?？v向變形壓縮量＜20％，嵌入鎳板網(wǎng)表面的深度＞0.5μm；

19、優(yōu)選地，鎳板網(wǎng)上的涂層與板網(wǎng)結(jié)合強(qiáng)度大于5mpa，涂層厚度為40μm-100μm。

20、第三方面，本發(fā)明提供一種電解裝置，包括前述實(shí)施方式的電解水陽極板網(wǎng)。

21、本發(fā)明具有以下有益效果：采用碰撞嵌入的方法，使電解鎳粉沉積在預(yù)熱后的鎳板網(wǎng)表面，通過調(diào)控沉積條件，可以大面積穩(wěn)定地制備一層具有微納結(jié)構(gòu)的催化工作層，提升電解的電解催化性能。

22、此外，相對(duì)于等離子噴涂沉積雷尼鎳，本發(fā)明提供的方法可以省去后期堿液活化的步驟，制備效率大幅提升，使設(shè)備、維護(hù)、制造成本大幅下降，且無堿性去鋁活化劑造成的環(huán)境污染；相對(duì)于等離子噴涂沉積雷尼鎳，本發(fā)明制備的微納雙尺度結(jié)構(gòu)工作層，微米、納米尺度可控，且結(jié)構(gòu)立體，可進(jìn)一步提升電極電解催化性能，具有非常好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種電解水陽極板網(wǎng)的制備方法，其特征在于，包括：將鎳板網(wǎng)預(yù)熱之后，采用碰撞嵌入的方法，使電解鎳粉沉積在鎳板網(wǎng)表面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電解鎳粉表面具有小于5μm的凸起，且所述電解鎳粉呈樹枝狀；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述高壓惰性氣體的氣體壓力為3mpa-10mpa，氣體溫度小于100℃，控制粉末嵌入速度為100m/s-500m/s；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)熱是將所述鎳板網(wǎng)加熱至大于等于500℃；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用高頻電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)對(duì)所述鎳板網(wǎng)進(jìn)行預(yù)熱，控制工作頻率大于200hz。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鎳板網(wǎng)的目數(shù)為40目-60目。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，在沉積所述電解鎳粉之前，對(duì)所述鎳板網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理，使所述鎳板網(wǎng)的粗糙度大于5μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括：對(duì)所述鎳板網(wǎng)進(jìn)行噴砂，使粗糙度滿足要求，之后進(jìn)行清洗、干燥；

9.一種電解水陽極板網(wǎng)，其特征在于，通過權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法制備而得；

10.一種電解裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電解水陽極板網(wǎng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電解水陽極板網(wǎng)及其制備方法和電解裝置，涉及電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域。采用碰撞嵌入的方法，使電解鎳粉沉積在預(yù)熱后的鎳板網(wǎng)表面，通過調(diào)控沉積條件，可以大面積穩(wěn)定地制備一層具有微納結(jié)構(gòu)的催化工作層，提升電解的電解催化性能。相對(duì)于等離子噴涂沉積雷尼鎳，本發(fā)明提供的方法可以省去后期堿液活化的步驟，制備效率大幅提升，使設(shè)備、維護(hù)、制造成本大幅下降，且無堿性去鋁活化劑造成的環(huán)境污染；相對(duì)于等離子噴涂沉積雷尼鎳，本發(fā)明制備的微納雙尺度結(jié)構(gòu)工作層，微米、納米尺度可控，且結(jié)構(gòu)立體，可進(jìn)一步提升電極電解催化性能，具有非常好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：張洋,張雙龍,趙亞虎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：邯鄲市科領(lǐng)新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12