[发明专利]一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法

说明书

本发明公开了一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法。所述方法为：用超声波焊接机将Fe基非晶合金进行高能机械超声处理，保压，其中超声波焊接机的工作参数为：超声能量为5～10000J，焊接压力为50～1000KPa，接触压力为10～1000N。所述Fe基非晶合金带材的组成为：Fe_mSi_nB_p，35≤m≤85，3≤n≤45，5≤p≤40且m+n+p＝100。本发明在室温下对Fe基非晶合金进行高能超声处理，从而使表面在高频高能的超声震动下被破坏，形成微裂纹和微米甚至纳米颗粒，有效增加电化学反应面积，有利于表面游离H⁺的移动，从而显著提高了Fe基非晶合金的水解析氢催化活性。

技术领域

本发明属于Fe基非晶合金材料电解水析氢的技术领域，具体涉及一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法。

背景技术

随着能源问题与环境问题的日益恶化，氢能源作为一种可再生的清洁能源进入大众的视线，氢能源作为高效洁净的二次能源，被视为未来最有潜力的新能源之一。氢能源的出现可能解决人类生存面临的两大问题，达到绿色、可持续的发展模式。然而替代化石能源需要大量的氢气，目前常见的氢气制备方法有电解水制氢、生物制氢、光催化制氢和化石燃料制氢等方法。在众多的制氢方法中，电解水制氢技术的优势最为显著：制氢原料成本低、资源广、设备成本低、氢气纯度高以及不存在碳排放问题。但是，当前的电解水制氢技术，因析氢电极过电位高，导致生产能耗较大，从而限制了氢能源的发展。因此，提高电极的析氢催化活性具有很大的意义。

贵金属Pt、Pd和过渡金属硫化物作为电极材料具有良好的电催化活性和较低的析氢过电位，但是由于贵金属价格昂贵，过渡金属硫化物对酸碱的稳定性偏差，这些不利于它们在工业生产中大量应用，而Fe基非晶合金材料有着优异的抗腐蚀能力，其循环寿命是贵金属Pt的4倍以上，且具有一定的析氢催化能力，被公认为贵金属理想的替换材料。Fe基非晶合金材料的析氢能力仍与贵金属有较大差距，需采取高能机械超声震动的方式可以提升Fe基非晶合金材料的催化活性。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法。该方法利用高能机械超声处理Fe基非晶合金，可以有效降低Fe基非晶合金的析氢过电位，作为析氢催化剂可在碱性环境中稳定工作。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法，包括以下步骤：

用超声波焊接机将Fe基非晶合金进行高能机械超声处理10～60，然后保压1～60，其中超声波焊接机的工作参数为：超声能量为5～10000J，焊接压力为50～1000KPa，接触压力为10～1000N。

优选的，所述超声波焊接机的超声振幅为10～100％。

优选的，所述Fe基非晶合金组成为：Fe_mSi_nB_p，35≤m≤85，3≤n≤45，5≤p≤40且m+n+p＝100。

更优选的，所述75≤m≤83，7≤n≤12，10≤p≤15且m+n+p＝100。

优选的，所述Fe基非晶合金为1～10片直径厚度d＝0.01～1mm的Fe基非晶合金圆片。

更优选的，所述Fe基非晶合金为3～7片直径厚度d＝0.02mm的Fe基非晶合金圆片。

优选的，所述Fe基非晶合金圆片由宽度为5～15cm、厚度为0.01～1mm、长度为5～15cm的Fe基非晶合金薄带裁剪得到。

优选的，所述Fe基非晶合金薄带由以下方法制备得到：