專利名稱：新型析氫反應電極的制備的制作方法
技術領域：
本發明屬電化學范疇。
目前國內外研究最為廣泛的析氫反應電極的制備以雷尼鎳和鎳鉬合金為主，因雷尼鎳合金具有比表面積大、定隙度高等優點。最近報道有復合鍍技術制取的雷尼鎳合金在35％重量份的NaOH，在90℃和200mA/cm2電流密度下電解時，析氫反應過電位為80mV，并在連續電解條件下有較好的電化學穩定性。而鎳鉬合金是近年來研究最為活躍的電催化合金，它不象雷尼鎳合金呈多孔性結構等特點，但由于具有d電子協同效應，該合金顯示有很高的析氫反應活性。D.E.Brown等人報道用高溫熱分解氫還原法制備的Ni60Mo40合金電極在30％重量份的KOH，在70℃和500mA/cm2(相對幾何面積)，連續電解11000小時后，反應過電位為60mV。目前以上兩合金電極被認為最有可能作為氯堿工業的負極活性材料。可是，在在際工業電解過程中，仃電事故會經常發生，在這種不連續或間歇電解條件下(尤其在仃電兩周后)，雷尼鎳和鎳鉬合金析氫反應催化活性幾乎完全消失。因此，現有析氫反應電極材料主要存在抗仃電短路能力差，電極材料在間歇過程中易腐蝕氧化等缺陷。
本發明的目的就是解決目前雷尼鎳和鎳鉬合金電極在間歇電解條件下，尤其仃電兩周以上時其催化活性和電化學穩定性差等缺陷，以制備出一種新型的，具有優良的抗仃電短路、長壽命、高活性的析氫反應電極。
本發明的技術內容包括新型電極結構及成分的設計，新型電極的制作。
該新型電極結構主要由下列3個部分構成即電極骨架、合金A和合金B。合金A的功能主要起電催化性能的作用，在電極析氫反應過程中，保證電極有優良的析氫反應活性。合金B的功能是在電解過程中起到電化學吸收部分氫并有儲存的作用；合金B的另一功能是在仃電間歇過程起到電化學釋放氫的作用，以保證電極在間歇過程中合金A不被嚴重氧化和腐蝕。根據以上電極結構的設計，合金A可由雷尼鎳合金、鎳鉬合金、鎳鉬鐵合金中任一合金構成。合金B可由LaNi5型、Ti-Ni系及多元混合稀土金屬合金MnNi5型等儲氫材料中任一合金構成。電極制作的主要程序如下把過200目篩的合金B粉末，用PVA乳膠液粘接于多孔性鎳電極骨架上，待干后，用恒電流電沉積法鍍上一層合金A。
實施發明具體步驟是先用熔煉法制備合金B。塊狀合金B經機械法粉碎后，選擇300～400目的合金粉，用PVA乳膠液粘接于多孔性鎳電極骨架上，涼干后，用恒電流電沉積法對電極表面進行修飾；選擇非晶態鎳鉬合金作為新型電極的合金A，因其具有很高的電催化性能。其制備方法是使用電沉積法，使合金A沉淀在合金B表面。電沉積的組成及條件如下NiSO4·6H2O為50～80克/升；Na2MoO4·2H2O8～11克/升；檸檬酸鈉(Na3Cit)30～50克/升，溶液的pH值用無水硫酸鈉調至8.5～9.5，其陰極電流密度為20～60mA/cm2，鍍液溫度為25±5℃。
本新型電極不但具有優良的長期連續電解的電化學穩定性，而且具有很強的抗仃電短路能力。電極析氫反應的電催化性能主要取決于表面非晶態鎳鉬合金的性質，在發生仃電短路時，電極內部的儲氫合金B通過擴散可逆地釋放貯存的氫，以抵耗反向電流，保護電極表面合金A免遭氧化和腐蝕
本新型電極如替代目前氯堿工業的鐵陰極材料(析氫反應過電位大于300mV)，可大幅度降低電解能耗，提高經濟效益，降低陰極析氫過電位200mV，每生產1噸燒堿，可節約140度電。
實例1 由稀土合金LaNi4.9Si0.1和厚度約12μm的非晶態鎳鉬合金膜構成的電極作為析氫反應陰極，而陽極采用大面積鎳帶。在30％重量份的NaOH，在70℃以mA/cm2連續電解4個月后，電極析氫反應過電位約85mV，電極在仃電短路2周后，陰極析氫反應過電位約為88mV。
實例2 以混合稀土金屬合金MnNi3.6Co0.75Mn0.42Al0.27和厚度約12μm非晶態鎳鉬合金膜構成的電極作為析氫反應陰極，陽極采用大面積Pt絲網，在30％重量份的KOH，在70℃和200mA/cm2連續電解6個月后，析氫反應過電位在80～85mV之間。電極在仃電短路3周后，電極析氫反應過電位增加約3～5mV。
權利要求
1.一種析氫反應電極的制備方法，其特征在于它是由電極骨架、合金A和合金B三個部分構成，其制備方法是先用熔煉法制備合金B，塊狀合金B經機械法粉碎后，選擇300～400目的合金粉，用PVA乳膠液粘接于多孔性鎳電極骨架上，涼干后，用恒電流電沉積法對電極表面進行修飾，然后選擇非晶態鎳鉬合金作為電極的合金A，其制備方法是使用電沉積法，使合金A沉淀在合金B表面，電沉積的組成及條件如下NiSO4·6H2O濃度為50～80克/升，Na2MoO4·2H2O為8～11克/升，檸檬酸鈉(Na3Cit)30～50克/升，溶液的pH值用無水硫酸鈉調至8.5～9.5，其陰極電流密度為20～60mA/cm2，鍍液溫度為25±5℃。
全文摘要
本發明屬電化學范疇，它是一種具有高析氫反應活性和強抗停電短路的新型電極。電極組成至少含有電催化性能優良的合金A和儲氫性能良好的合金B。本電極不但具有優良的析氫反應催化性能和長期連續電解電化學穩定性，而且具有很強的抗停電短路，抗氧化腐蝕能力。
文檔編號C25B1/26GK1149633SQ95116198
公開日1997年5月14日 申請日期1995年11月3日 優先權日1995年11月3日
發明者胡偉康, 張允什, 宋德英, 周作祥, 汪根時 申請人:南開大學