一种电极及其制备方法和应用_2

文档序号:9695308阅读:来源:国知局
不是限制本发明的范围。
[0041] 连施例1 :本发明的由极及制各方法
[0042] -种电极,该电极W铁合金为基材,该基材外表面涂覆有一层复合材料涂层,该复 合材料涂层经复合材料溶液涂覆、烘干、烧结制备而成,其中所述复合材料溶液为过渡金属 元素溶于己醇中形成的纳米溶液,该纳米溶液W过渡金属的颗粒为溶质,所述过渡金属元 素为镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁,所述复合材料溶液中的过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和 铁的摩尔比为 17 ;9 ;15 ;17 ;12 ;18 ;40。
[004引其中,所述复合材料溶液的质量百分比为30%。
[0044] 其中,所述复合材料溶液中的过渡金属颗粒的粒径为lOnm。
[0045] 其中,所述复合材料涂层的厚度为Sum。
[0046] 其中,所述烘干温度为115°C。
[0047] 其中,所述烧结温度为50(TC。
[004引该电极的制备方法如下:
[0049] (1)将复合材料溶液分多次、均匀地涂覆在铁合金的外表面上,涂刷次数在10次 左右,其中所述复合材料溶液为过渡金属元素溶于己醇中形成纳米溶液,该纳米溶液W过 渡金属的颗粒为溶质,该纳米溶液的质量百分含量为30%,其中所述复合材料溶液中过渡 金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为17 ;9 ;15 ;17 ;12 ;18 ;40 ;
[0050] (2)每次涂刷后均在在温度为115r下烘干步骤(1)的涂覆有复合材料溶液的电 极,直至所述电极外表面无液态为止;
[0051] (3)最后一次烘干后,在温度为50(TC下对步骤(2)烘干的电极进行烧结处理,烧 结处理的时间为8小时,即得本发明的电极。
[0052] 在本实施例中,基材也可W为铁。
[0053] 连施例2 :本发明的由极及制各方法
[0054] -种电极,该电极W铁合金为基材,该基材外表面涂覆有一层复合材料涂层,该复 合材料涂层经复合材料溶液涂覆、烘干、烧结制备而成,其中所述复合材料溶液为过渡金属 元素溶于己醇中形成的纳米溶液,该纳米溶液W过渡金属的颗粒为溶质,所述过渡金属元 素为镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁,所述复合材料溶液中的过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和 铁的摩尔比为 17 ;9 ;15 ;17 ;12 ;18 ;40。
[0055] 其中,所述复合材料溶液的质量百分比为30%。
[0056] 其中,所述复合材料溶液中的过渡金属颗粒的粒径为lOnm。
[0057] 其中,所述电极还包括锡-錬涂层,该涂层设置在所述基材与所述复合材料涂层 之间,其中,所述锡-錬涂层经锡-錬溶液涂覆、烘干、烧结制备而成,所述锡-錬溶液为锡 和錬溶于己醇中形成的纳米溶液,该纳米溶液W锡和錬的颗粒为溶质,所述溶液中的锡和 錬的摩尔比为6 ;8。
[005引其中,所述锡-錬溶液中的锡和錬颗粒的粒径为12皿。
[0059] 其中,所述复合材料涂层或所述锡-錬涂层的厚度为5 μ m。
[0060] 其中,制备所述复合材料涂层或所述锡-錬涂层时的烘干温度为115°c。
[0061] 其中,制备所述复合材料涂层或所述锡-錬涂层时的烧结温度为50(TC。
[0062] 该电极的制备方法如下:
[0063] (1)将锡-錬溶液分多次、均匀地涂覆在铁合金的外表面上,涂刷次数在10次左 右,其中所述锡-錬溶液为锡和錬溶于己醇中形成的纳米溶液,该纳米溶液W锡和錬的颗 粒为溶质,该纳米溶液的质量百分含量为7%,其中所述溶液中的纳米级锡和錬的摩尔比为 6 :8 ;
[0064] 每次涂刷后均在在温度为115°C下烘干的涂覆有锡-錬溶液的电极,直至所述电 极外表面无液态为止;
[0065] 最后一次烘干后,在温度为50(TC下对上述烘干的电极进行烧结处理,烧结处理的 时间为8小时。
[0066] (2)将复合材料溶液分多次、均匀地涂覆在上述已经涂有锡-錬溶液的铁合金的 外表面上,涂刷次数在10次左右,其中所述复合材料溶液为过渡金属元素溶于己醇中形成 的纳米溶液,该纳米溶液W过渡金属的颗粒为溶质,该纳米溶液的质量百分含量为30%, 其中所述复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为17 ;9 ;15 ;17 : 12 :18 :40 ;
[0067] (3)每次涂刷后均在在温度为115r下烘干步骤(1)的涂覆有复合材料溶液的电 极,直至所述电极外表面无液态为止;
[0068] (4)最后一次烘干后,在温度为50(TC下对步骤(2)烘干的电极进行烧结处理,烧 结处理的时间为8小时,即得本发明的电极。
[0069] 在本实施例中,基材也可W为铁。
[0070] 连施例3
[0071] 采用实施例2中所述的方法制备电极A、B、C、D、E,其中电极A中复合材料溶液中 过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;12 ;40,锡-錬溶液中 锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极B中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和 铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极C中 复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;19 : 40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极D中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、 饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;20 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为: 6 ; 10 ;电极E中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 : 15 ;17 ;14 ;30 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;其余条件与实施例2相同。采用 实施例1中所述的方法制备电极F,其中电极F中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、 纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;17 ;40,其余条件与实施例1相同。。
[0072] 将电极安装在食品净化水槽(购自中食(北京净化科技发展有限公司),型号为 BSA-SC603)上作为阳极,W不镑钢合金或铁合金作为阴极,W自来水为介质,在电流强度为 10-20mA/cm2,六种方案的运行电压值及能耗降低水平如下表所示:
[0073]

[0074] 从上表可W看出/改变钻元素的含量,电极在相同的电流强度工作条件下,输出电 压随着钻元素含量的增加而降低,说明钻元素的加入可有效的降低电极的运行能耗,从而 节省运行成本。但钻含量过高会破坏电极表面涂层的结构从而影响电极的电性能,造成运 行电压升高。电极A的钻元素含量较低,输出电压接近人体安全电压的限值,使用效果不符 合要求。电极B与电极D相比可W看出,在其他元素含量相同的情况下,不加入锡和錬中间 层的电极D的运行电压要高于电极B,说明中间层锡和錬能有效的降低输出电压,降低电极 的运行能耗。
[00巧]连施例4
[0076] 采用实施例2中所述的方法制备电极A、B、C、D,其中电极A中复合材料溶液中过 渡金属元素镶、笛、饰、纪、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的 摩尔比为;6 ;10 ;电极B中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔 比为;18 ;9 ;15 ;17 ;12 ;17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极C中复合材料 溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;14 ;17 ;40,锡-錬 溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极D中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、 钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;16 ;17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;电极 E中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;25 ; 17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的摩尔比为;6 ;10 ;其余条件与实施例2相同。采用实施例1 中所述的方法制备电极F,其中电极F中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、钻和 铁的摩尔比为;18 ;9 ;15 ;17 ;17 ;40,其余条件与实施例1相同。
[0077] 将电极安装在相同的食品净化水槽(购自中食(北京净化科技发展有限公司),型 号为BSA-SC603)上作为阳极,W不镑钢合金或铁合金作为阴极,W自来水为介质,在电流 强度为10-20mA/cm2,六种方案的铁阳极疲劳实验运行时间如下表所示:
[0078]
[0079] 从W上结果可W看出,改变粗元素的含量,电极在相同的电流强度工作条件下,电 极的运行时间随着粗元素含量的增加而增加,说明粗元素的加入可有效的增加电极的运行 寿命。但是粗元素增加过多会破坏电极涂层的稳定结构,造成寿命降低。电极A与电极E 相比可W看出,在其他元素含量相同的情况下,不加入锡和錬中间层的电极E的运行寿命 要低于电极A,说明中间层锡和錬能有效的增加运行寿命。
[0080] 连施例5
[0081] 采用实施例2中所述的方法制备电极,其中电极A中复合材料溶液中过渡金属元 素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比为;18 ;9 ; 15 ; 17 ; 14 ; 17 ;40,锡-錬溶液中锡和錬的 摩尔比为;0 ;10 ;电极B中复合材料溶液中过渡金属元素镶、笛、饰、纪、粗、钻和铁的摩尔比 为;18 ;9 ;15 ;17
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