Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的制备及其性能研究

发布时间：2017-12-07 05:12

  本文关键词：Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的制备及其性能研究

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【摘要】：能源和环境问题是人类社会可持续发展的最主要问题。从利用化石燃料逐步转向利用无污染的非化石能源,是社会发展的必然趋势。氢气是重要的化工原料,而氢能更作为新型的绿色能源,受到了越来越多的关注。电解水得到的氢能源无污染、可再生,是实现工业化制备廉价氢能的重要手段。在电解水过程中,阴极析氢材料扮演着重要的角色,设计和制备新型的阴极电解制氢电极,能够降低电解制氢的析氢过电位,降低能耗,节约生产成本,具有很高的使用价值。因此研究析氢电极材料具有重要的意义。为获得高催化析氢性能的电极,本文采用脉冲电沉积方法,首先制备了Ni-W合金电极,考察了电沉积方式、糖精添加剂含量,镀液温度、占空比、脉冲频率、平均电流密度等工艺参数对Ni-W合金电极的影响。通过扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等,确定了糖精含量为0.2g/L、镀液温度为35℃、占空比为0.2、脉冲频率为150Hz、平均电流密度为5A/dm2时,为制备Ni-W合金电极的最佳工艺参数,获得较好的Ni-W合金电极。其次,在此基础上,向镀液中分别添加不同浓度的纳米Cr粉,制备Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极。并对其表面形貌、析氢性能、硬度及耐蚀性能等进行了研究。结果表明,利用SEM观察,发现镀液中加入不同纳米Cr粉含量,改变了电极的表面形貌;电化学阴极极化曲线测量说明,纳米Cr粉的加入,影响了电极原子间的协同效应,使电极的析氢过电位正移;确定镀液中纳米Cr粉含量为90g/L时,制备的脉冲纳米复合电极的析氢过电位为-1.254V,相对于最佳的Ni-W合金仍提高了48mV;进一步通过X射线衍射(XRD)图分析表明,Ni-W合金电极和Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极中存在不同的镀层结构,Cr粉的加入明显降低镀层的晶粒尺寸,晶界增多,晶格缺陷增加,提高了界面反应活化中心,从而降低析氢过电位,增强镀层的析氢性能。硬度测试表明Ni-W合金的硬度与镀层的表面结构有关,Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的硬度随电极中Cr含量的增加而增大。一种析氢电极想得到实际应用,只有高的催化活性是不够的,还必须具有足够的稳定性。在此基础上对Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的耐蚀性进行初步研究,通过tafel阳极曲线测试和腐蚀形貌分析表明,镀液中Cr粉含量为90g/L时得到的电极具有较好的耐蚀性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646.5;TQ116.21

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1 陈丽凤;Ni-W-Cr脉冲纳米复合电极的制备及其性能研究[D];沈阳工业大学;2016年

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本文编号：1261257