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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-2、镀液温度为45℃、时间为60~80min、镀液pH为4、硫脲浓度为100g·L-1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60℃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定性,能有效的降低电能的消耗,必将具有广阔的应用前景。