一种熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法与流程

本发明属于电极材料领域，涉及一种多孔镍电极的方法，具体是一种利用熔融盐对电极基底进行刻蚀以制备多孔镍电极的方法。

背景技术：

1、“绿氢”通过太阳能、风能等可再生能源发电直接制取，生产过程中基本不产生温室气体。可见，“绿氢”的生产能够将清洁能源产生的过剩电能转化为氢能存储起来，对抑制碳的排放具有重要的意义。目前，氢气的生产途径主要包括化石燃料的裂解和重整、水电解、热化学分解水、光催化制氢等，其中水电解具有转化效率高、可规模生产等优点。碱性电解水是目前商业化最重要且最易放大的途径之一，商业化的碱性电解水用催化电极主要以镍基为主。

2、多孔镍能够极大提高电极的电催化活性，能够适用于大电密、低能耗的电解槽。目前，制备多孔镍的工艺主要有模板法、去合金法、电沉积法等，这些方法或多或少存在着一些不足：(1)模板法主要以有机或无机微球等作为模板，在模板缝隙中填充金属镍，去除模板后形成多孔镍，其多孔结构通常在几十微米以上；(2)去合金法需要先高温形成合金，然后加入酸或碱去合金，此过程通常成本较高且容易产生环境污染；(3)电沉积法采用氢气气泡辅助进行多孔镍电沉积，存在着均匀性和结合强度等问题。因此，亟需开发简易、低成本、低污染、可规模化生产且活性高的多孔镍制备方法，以助力碱性电解水制氢的发展。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法。

2、为了实现上述技术目的，本发明熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，包括以下步骤：

3、(a)将镍电极埋于刻蚀盐中，使所述刻蚀盐熔化，共热保温后自然冷却至室温；

4、(b)将所述镍电极取出后清洁干净即可。

5、优化地，步骤(a)中，所述刻蚀盐包含第一无机盐和第二无机盐，所述第一无机盐为碱金属氯化物，第二无机盐为无机铁盐，所述无机铁盐中的铁离子摩尔量为所述第一无机盐摩尔量的0.5％～10.0％。

6、进一步地，步骤(a)中，所述无机铁盐中的铁离子摩尔量为所述第一无机盐摩尔量的2.0％～5.0％。

7、进一步地，步骤(a)中，所述第一无机盐为氯化钠或氯化钾，所述无机铁盐为氯化铁或硫酸铁。

8、更进一步地，步骤(a)中，当所述第一无机盐为氯化钾时，所述共热保温的温度为770℃～850℃；当所述第一无机盐为氯化钠时，所述共热保温的温度为800℃～820℃。

9、更进一步地，步骤(a)中，所述共热保温的时间为10min～2h。

10、优化地，步骤(a)中，在将镍电极埋于刻蚀盐中前，还于室温下将所述刻蚀盐研磨并搅拌均匀。

11、优化地，步骤(a)中，升温使所述刻蚀盐熔化，所述升温速度为15～25℃/min。

12、进一步地，步骤(a)中，所述镍电极为镍基自支撑电极，为选自编织的镍网、拉伸镍网或泡沫镍。

13、优化地，步骤(b)中，将所述镍电极取出后用清水清洗干净，随后烘干。

14、本发明熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，利用高温熔融盐对电极进行快速刻蚀，可以形成几百纳米到微米量级的多孔结构，并能在一定程度上暴露高能面使其在催化电解水反应中具有良好的活性，对电催化析氢和析氧都有明显的优势，可适用电催化析氢反应和析氧反应；该方法工艺简单、成本低、无污染，可规模化生产，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述刻蚀盐包含第一无机盐和第二无机盐，所述第一无机盐为碱金属氯化物，第二无机盐为无机铁盐，所述无机铁盐中的铁离子摩尔量为所述第一无机盐摩尔量的0.5％～10.0％。

3.根据权利要求2所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述无机铁盐中的铁离子摩尔量为所述第一无机盐摩尔量的2.0％～5.0％。

4.根据权利要求2所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述第一无机盐为氯化钠或氯化钾，所述无机铁盐为氯化铁或硫酸铁。

5.根据权利要求4所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，当所述第一无机盐为氯化钾时，所述共热保温的温度为770℃～850℃；当所述第一无机盐为氯化钠时，所述共热保温的温度为800℃～820℃。

6.根据权利要求5所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述共热保温的时间为10min～2h。

7.根据权利要求1所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，在将镍电极埋于刻蚀盐中前，还于室温下将所述刻蚀盐研磨并搅拌均匀。

8.根据权利要求1所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，升温使所述刻蚀盐熔化，所述升温速度为15～25℃/min。

9.根据权利要求1或7所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(a)中，所述镍电极为镍基自支撑电极，为选自编织的镍网、拉伸镍网或泡沫镍。

10.根据权利要求1所述熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，其特征在于：步骤(b)中，将所述镍电极取出后用清水清洗干净，随后烘干。

技术总结
本发明首次提出了一种熔融盐刻蚀制备多孔镍电极的方法，包括以下步骤：(a)将镍电极埋于刻蚀盐中，使所述刻蚀盐熔化，共热保温后自然冷却至室温；(b)将所述镍电极取出后清洁干净即可。利用高温熔融盐对电极进行快速刻蚀，可以形成几百纳米到微米量级的多孔结构，并能在一定程度上暴露高能面使其在催化电解水反应中具有良好的活性，对电催化析氢和析氧都有明显的优势，可适用电催化析氢反应和析氧反应；该方法工艺简单、成本低、无污染，可规模化生产，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：张维涛,黄骞,张宇,王博
受保护的技术使用者：保时来新材料科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10