水电解用新型Ni基非晶态析氢阴极材料的研究

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电解水制氢是现有已成熟的制氢技术中最具应用前景的一种技术.但是,目前工业使用的Fe、Ni电极导致电能消耗居高不下,要实现大规模应用,降低阴极的析氢过电位成了迫在眉睫的任务.在目前广泛研究的可以替代上述两种电极的Ni基合金中,Ni-S合金以种种优点成了研究的热点.为进一步提高Ni-S合金的活性及稳定性,该文在较为系统地研究Ni-S合金析氢阴极的基础上,首次向Ni-S镀液中分别添加Co和稀土元素,研制了非晶态Ni-S(La)和非晶态Ni-S-Co合金电极. 首先,采用改进的Watt浴体系,以CS(NH<,2>)<,2>为硫源进行电镀.首次详细地研究了电镀过程中主要工艺参数(硫脲浓度、电流密度、pH值和温度等)对Ni-S合金镀层组成的影响.结果表明,随着硫脲浓度的增加、电流密度的降低、pH值的降低和温度的提高,镀层中的S含量不断增大.X射线衍射(XRD)结合扫描电镜(SEM)分析表明,镀层结构是由S含量决定的.镀层S含量较低时,镀层表面呈球状颗粒,是Ni的晶态;随着镀层中S含量的增加,镀层表面的颗粒逐渐变得平滑,S含量为20 mass﹪左右时,镀层表面非常平滑,变成非晶态结构;S含量进一步提高时,镀层表面分布着不规则颗粒,镀层变成Ni<,3-x>S<,2>晶态结构.其次,该文针对非晶态Ni-S、Ni-S(La)和Ni-S-Co合金可作碱水电解活性阴极的特点,着重研究了它们的电化学活性.
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