電化學鋁-水制氫體系析氫陰極的制備.pdf

1、本論文所研究的鋁-水電池體系是一種全新概念的高效、清潔、安全、廉價的環保型能量存儲及釋放體系。它在反應過程中只消耗鋁合金電極和水，并且向負載輸電的同時，在陰極產生高純的氫氣實現電能與氫能的共生，唯一的副產品為Al(OH)3，回收風干后為Al2O3。在前人研究電池結構的基礎上，本文采用新穎、獨特的設計思路，初步設計出的新型鋁-水電化學制氫體系主要由鋁合金陽極、中性電解液、析氫陰極、電解液循環系統、氫氣流量控制系統等組成。 通過電鍍

2、、化學鍍及復合鍍的方法，制備了Ni-S、Ni-P、Ni-Mo、Ni-W、Ni-Co、Ni-WC及Ni-ZrO2等一系列二元鎳基合金鍍層，并通過陰極極化曲線測試，初步篩選出性能最好的析氫陰極鍍層。并從元素電子結構及元素電負性方面對合金元素的作用進行了理論分析，初步探討了鎳基合金鍍層的電催化機理。 利用電沉積的方法制備的非晶態合金材料具有耐腐蝕、耐磨損、電催化活性高等優異的物理化學性能。本文在高活性二元鎳基合金析氫電極的基礎上，以電

3、沉積的方法制備出具有低析氫過電位的鎳基三元合金電極(Ni-Co-P)，同時對其理化性能進行了研究。通過陰極極化曲線測試，研究了主鹽離子的濃度比、電流密度、鍍液pH值及電鍍溫度等對Ni-Co-P鍍層組成及析氫性能的影響。并通過χ-射線衍射及循環伏安曲線，驗證了電沉積出的非晶態鍍層具有高的析氫催化活性及耐蝕性。同時發現陽極氧化預處理能極大地提高Ni-Co-P合金的析氫催化活性，所以以化學鍍鎳磷(中磷)鍍層作為研究基體，確定了最佳的陽極氧化工