[发明专利]一种电极组及其制作方法

说明书

本发明公开了一种电极组及其制作方法，涉及催化分解水技术领域，电极组的制备方法如下：将工作电极平铺在两片隔膜之间，利用电极片将隔膜和工作电极进行封装和压实，组装顺序如下：导电片‑隔膜‑工作电极‑隔膜‑导电片。将首尾两片石墨片利用聚四氟乙烯塑料螺丝与螺母固定，所述工作电极为碳掺杂的氧化铜纳米电极，制得电极组。利用此电极组进行催化分解水制氢，结果显示所制电极组具有较强的电化学稳定性以及良好的电解水制氢性能。

技术领域

本发明涉及电催化分解水领域，具体讲是一种电极组及其制作方法。

背景技术

由于化石能源日益紧张和及其燃烧等过程易产生污染等因素，寻找清洁可循环的能源已成为当今时代主题。氢气的高热值和清洁环保性，已成为最受欢迎的替代能源之一。贵金属及其化合物，如Pt、Ru、Ir及其氧化物(RuO₂和IrO₂)等作为电解水制氢催化剂具有很高的催化活性，被认为是制氢性能最优的催化剂。除贵金属外，过渡金属铜、镍、钴、锰、铁、钼、钒及其氧化物、硫化物、氮化物、磷化物、氢氧化物也有许多报道，尽管这些过度金属化合物材料有高效的催化分解水性能，但是多数其化合物不稳定，主要原因是经过长时间的分解水后，催化剂表面被产生的气体冲刷而脱落，使得其催化活性位点减少达不到起初高效地催化性能，稳定性差，因此制备一种稳定且高效的电极成了人们关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种电极组及其制作方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种电极组，包括依序层叠设置的导电片、隔膜、工作电极、隔膜以及导电片；

所述工作电极为碳掺杂的氧化铜纳米电极。

优选地，所述隔膜为铅酸蓄电池用隔膜和/或海绵。

优选地，所述导电片为石墨片或铂片。

本发明还公开了一种电极组的制作方法，将工作电极铺在两块隔膜之间，再用导电片将两片隔膜压紧，制得电极组；所述工作电极为碳掺杂的氧化铜纳米电极。

优选地，所述碳掺杂的氧化铜纳米电极的制备方法包括如下步骤：

步骤一：对铜网表面预处理以去除其表面的氧化物、油脂以及杂质；

步骤二：经步骤一处理的铜网在碱液中浸泡，通入氧气，使之在氧气氛围下进行反应，取出，得到表面氧化的铜网；

步骤三：将表面氧化的铜网浸入柠檬酸钠的碱性溶液中，进行加热处理，待水分蒸干后取出，干燥，随后置于高压釜中在180-200℃下反应12-24h，制得工作电极。

优选地，所述柠檬酸钠的碱性溶液的配制如下：称取4-8g柠檬酸，加水定容至40-80ml的水溶液，搅拌使之完全溶解，再滴加2mol/L的NaOH溶液，调成pH为13-14的碱性溶液。

优选地，所述铜网的形状为20-100mm×30-100mm，铜网的孔径为10-30目，铜网中铜丝的直径为0.2-0.5mm。

优选地，所述步骤一中，铜网表面预处理具体为：将铜网放入酸液中浸泡15-30分钟，之后取出，用无水乙醇完全浸没铜网，再放入超声清洗器中处理5-10分钟，之后倒出无水乙醇，倒入超纯水，同样在超声清洗器中处理5-10分钟。

本发明还公开了如上任一所述的电极组或如上任一制作方法得到的电极组在催化分解水制氢上的应用。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过采用非贵金属材料铜的碳化物制备电极组有望在将来代替工业上以贵金属(Pt，RuO₂，IrO₂)作为催化剂分解水，大大缩减了成本。