镍基ni-s电极及其析氢性能研究

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1、㈣鞘荆天津人学T程颂十学位论文镍基Ni—S电极及其析氢性能研究ResearchofthePreparationofNi—basedNi—Selectrodeandit’Scapabilityofhydrogenevolution～级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程作者姓名：刘晓峰指导教师：单忠强副教授王少波研究员天津大学化工学院2008年9月3曰摘要随着经济的高速发展，水电解制氢装置的应用范围也越来越广，研制高催化活性的新型电极，对于降低电解能耗具有十分重要的意义。本论文主要研究了电流密度、镀液温度、电沉积时间、镀液PH值、硫脲浓度等电沉积工艺参数以及电解液温度和

2、电解对镀层结构、形貌和析氢性能的影响，并模拟了在工业电解水工况下电极的电化学活性和稳定性。实验结果表明：电沉积过程中，电流密度为30mA·cm～、镀液温度为45℃、时间为60～80min、镀液pH为4、硫脲浓度为1009·Lo时，Ni．S镀层具有优良的表面积和非晶化程度，表现出最佳的析氢活性；电解液温度对电极析氢性能影响非常明显，随着温度的升高，电极析氢电位不断降低，且在600C以下受温度影响更明显。镀层电解后，晶化明显，晶粒变得更细更均匀，形成了更多的Ni3S2活性中心，析氢电位变低，比电解前降低约100mV。模拟工业使用工况实验表明，Ni．S电极具有高催化活性和高稳

3、定性，能有效的降低电能的消耗，必将具有广阔的应用前景。关键词：水电解，电沉积，Ni-S电极，析氢ABSTRACTWithrapiddevelopmentofeconomy,thegeneratedhydrogenequipmentbywaterelectrolysiswasbrodelyappilied．Sotheresearchofnewtypeelectrodewithhighactiveofcatalysisismuchsignificative．Inthispaper，theeffectsofelectrodposittechnicalparameters(in

4、cludingcurrentdensity，temperatureofelectroplatesolution，timeofelectrodposit，pHvalueofelectroplatesolution，andconcentrationofTU)，temperatureofelectrolyteandelectrolysisonstructure，appearanceandcapabilityofhydrogenevolutionwerestudied．Inaddition，electrochemicalactiveandstabilityofelectrode

5、weresimulatedundertheconditionofindustrialwaterelectrolysis．Theresultsofexperimentsshowthat：Ni-Selectrodehasoptimalcapabilityofhydrogengenerationwithcurrentdensity30mA。cm《，temperatureofelectroplatesolution45。C，time60-80min，pHofelectroplatesolution4，andconcentrationofTU1009‘L～．Theeffectof

6、electrolytetemperatureoncapabilityofhydrogengenerationwasobvious．Withtemperatureincreasing，theelectrodepotentialofhydrogengenerationdecreasedgradually，andmoreobviouslywhentemperaturewasunder600C．Afterelectrolysis，thecrystallizationofelectroplatelayerbecomeobvious，thecrystalparticlemoreun

7、iformandtheactivecenterNi3S2more．Theover-potentialofhydrogengenerationdecreasedbyabout100mV．TheresultsofsimulationexperimentsundertheconditionofindustrialwaterelectrolysisshowsthatthecatalysisactiveandstabilityofNi-Selectrodewerehigh，thiselectrodecandecreaseconsumeptionof