[发明专利]一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用，其中制备方法，包括以下步骤：将电极基底进行碱除油、酸活化预处理，得还原电极基底；将还原电极基底作为阴极，浸没在含有镍源、钼源和铜源的电解液中，进行电沉积，再将阴极转变为阳极，进行电化学腐蚀，获得多孔镍钼催化层附着的电极；将多孔镍钼催化层附着的电极于2‑甲基咪唑和钴源的水溶液中浸泡，获得钴金属有机层包覆的电极；将钴金属有机层包覆的电极进行烧结，获得多孔镍钼钴析氢电极。本发明所述的多孔镍钼钴析氢电极的制备方法，通过电化学腐蚀方法，铜在电极表面形成多孔结构镍钼催化层，提高了电解的比表面积；在电极表面形成碳包覆层，可提高稳定性。

技术领域

本发明属于电解水制氢技术领域，尤其涉及一种多孔镍钼钴析氢电极及其制备方法和应用。

背景技术

可再生能源电解水制取的低碳氢气被视为实现能源结构转型和温室气体减排的关键能源载体。但是受限于电解水制氢的高成本，低碳氢气的广泛应用还存在经济性问题。电解水制氢成本中用电成本占据70-85％。因此降低电耗是将成本的关键，而电极性能直接影响制氢电耗，因此亟需开发低电耗、长寿命的电极满足不断增长的低碳氢气需求。电极开发可以从以下方面着手：一是构造高比面积电极结构，增加电解液与电极的接触面积；二是优化电极组成，通过合金化的方式提升电极的活性和稳定性；三是在电极表面引入保护层，降低电化学反应对电极催化层结构的冲击，提升电极寿命。因此，需要开发电耗低、稳定性强的多孔镍钼钴析氢电极，推动电解水制氢成本降低，实现大规模发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种多孔镍钼钴析氢电极的制备方法，通过电化学腐蚀方法，合金中的铜在电极表面形成多孔结构镍钼催化层，提高了电解的比表面积；钴金属有机层经高温煅烧，钴原子掺杂进入镍钼合金，并在电极表面形成碳包覆层，钴掺杂和碳包覆层可以有效抑制电解制氢过程镍钼合金中钼元素的溶出，提高电极的稳定性。

本发明的另一个目的在于提出一种多孔镍钼钴析氢电极。

本发明的又一个目的在于提出多孔镍钼钴析氢电极的应用。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种多孔镍钼钴析氢电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将电极基底进行碱除油、酸活化预处理，得还原电极基底；

(2)将步骤(1)中得到的还原电极基底作为阴极，浸没在含有镍源、钼源和铜源的电解液中，进行电沉积，再将阴极转变为阳极，进行电化学腐蚀，获得多孔镍钼催化层附着的电极；

(3)将步骤(2)中的多孔镍钼催化层附着的电极于2-甲基咪唑和钴源的水溶液中浸泡，获得钴金属有机层包覆的电极；

(4)将步骤(3)获得的钴金属有机层包覆的电极进行烧结，获得多孔镍钼钴析氢电极。

本发明实施例的多孔镍钼钴析氢电极的制备方法，通过电化学腐蚀方法，合金中的铜在电极表面形成多孔结构镍钼催化层，提高了电解的比表面积；钴金属有机层经高温煅烧，钴原子掺杂进入镍钼合金，并在电极表面形成碳包覆层，钴掺杂和碳包覆层可以有效抑制电解制氢过程镍钼合金中钼元素的溶出，提高电极的稳定性。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，电极基底为镍、铁或铜材质的织网、拉伸网、冲孔网或泡沫网中的一种，也即电极基底为镍织网、铁织网、铜织网、镍拉伸网、铁拉伸网、铜拉伸网、镍冲孔网、铁冲孔网、铜冲孔网、镍泡沫网、铁泡沫网、铜泡沫网中的一种。

需要说明的是，碱除油和酸活化的目的在于提高后续电沉积镍钼催化层于电极基底的结合力，保证电极质量。较佳的：

在本发明的一些实施例中，碱除油的方法为：