如何科学有效合理地选择合适的电极材料,配合相关技术手段进一步提高其活性,大大提高制氢效率,降低制氢成本,这个问题答案在制氢领域有着至关重要的意义。研究新型析氧电极,选择合适的电极材料,提高电解水工艺中的电解效率,对电解水制氢工业具有重要的现实意义,无论是节能效率还是长期解决能源短缺问题。
目前主要的制氢工艺包括:
1,以矿物燃料为原料制氢,主要是用作化工原料,如合成氨,合成甲醇等。
2,生物质通过气化和微生物制氢;
3,通过电解盐制碱工业等多种化工工艺,发酵制酒工艺,合成氨化肥工业,石油炼制行业有大量副产氢气生成;
4,电解水制氢是目前应用广泛、应用成熟、前途光明的方法之一。
电解水制氢是实现工业化廉价制备H2的重要手段,纯度为99%以上的产品。电解水制氢将是未来氢工业的核心技术,具有较高的社会效益和经济效益。
水电解制氢设备的重要组成部分是电解槽,而电极材料是电解槽的关键。电极的质量在很大程度上决定了水电解槽的电压和能耗,并直接影响成本。
电解水反应在电解槽中进行,电解槽充满电解质,电解槽分为阳极室和阴极室,电极分别安装在两个室内。
从理论上讲,铂是电解水的理想金属材料,但由于成本高,为了降低生产成本,实际上可以选择替代电极材料。
电极材料的使用寿命和能耗是评价电极材料是否优良的关键因素。在实际应用中,应满足以下要求:导电性好,良好的电催化活性,化学稳定性和机械稳定性强,能承受较大的电流密度,使用寿命长,降低析氢过电位。
一,电解槽阳极材料的选择
常用的阳极材料是阳极材料Pt,Ir,Ru以及他们的二元或三元合金,掺入一些过渡金属,如Ru,RuO2对氧沉淀活性高。Ir,Ru大多数金属都是通过热氧化制成的,以氧化物的形式存在。
一般来说,贵金属氧化物电极是电解水制氢的理想电极材料。
二,阴极材料在电解槽中的选择
贵重金属和铂铬合金目前通常使用铂镍合金,钼镍合金或镍网等。铂长期被认为是制氢的良好催化剂,但考虑成本的话,镍钼合金或者铁镍合金更为现实。目前市场上也以此类合金为主,特别是一些制作泡沫金属的合金类电极-HGP泡沫镍钼,较传统的镍网或者合金网有更大优势。
优良的电极制备工艺可以提高催化剂的析氢活性,泡沫化可以增加表面积,提高电极寿命。