一种可大量制备自支撑材料的沉积装置

本技术涉及一种应用在电解水催化制氢领域，具体为一种用于实验室电极材料制备过程中一种可大量制备自支撑材料的沉积装置。

背景技术：

1、氢能作为一种无碳型能源，具有能量密度高、无污染、可再生等特点，被认为是开发新能源产业中的主要能源之一。电解水制氢是目前氢能研究的一大热点，随之涌现出对电解水制氢材料的研究热潮。电解水制氢材料各式各样，其自支撑材料是一种将活性物质直接在基底上进行生长的一种电极材料，它可以有效地减少活性物质与基底间的界面电阻。合成自支撑材料一般采用水热法、气相沉积法、电沉积法等，这些方法的特点是通过简单的方法可以让催化剂自生长在基底材料上，这样使得催化剂能够相对均匀地长在基底材料上。水热法是通过调节溶液中各离子的配比、反应时的温度以及时间来控制催化剂的形貌及组成；气相沉积法是通过调节合成催化剂的试剂比、反应温度及时间来控制催化剂；电沉积法是通过调节溶液各离子配比、ph值、温度以及电压值来调控合成的催化剂。这些方法基本类似，但水热法和气相沉积法都需要在高温高压条件下进行电极材料制备，制备过程比较危险，电沉积法因其简便常温的优点越来越受欢迎。但根据现有技术，实验室自制电镀池中生长自支撑材料，每一次仅能制得的一个电极片，制备时因溶液中离子含量的变化很难进行第二次实验制备，这样造成了大量实验药品的浪费。因此设计出一种可以控温、可以同时制备多个电极片，小型可调间距的沉积装置对电极材料的制备大大节约了时间成本和实验成本，对氢能的研究有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述的问题，本实用新型提供了一种可大量制备自支撑材料的沉积装置。该装置结构简单，易于操作，多个电极夹的串联设计使得沉积过程可同时制备多个电极片；锯齿卡槽的设计使得沉积过程可在同一条件下定值研究不同间距对制备电极片的影响。

2、为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

3、一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，包括电沉积盖，电沉积池，铂网电极，电镀电极，6个电极夹。所述电沉积盖开有6个移动卡槽，用于电极夹在电沉积盖上自由滑动；移动卡槽外分别设有标尺，用于定值确定电极间的距离，调节电极间的间距；移动卡槽内分别设有锯齿带，用于电极夹在电沉积盖上确定位置后紧固住，防止实验中因为外力因素导致电极夹位置被移动，从而影响电极间的距离进而影响沉积实验。所述电沉积盖上开有铂网电极孔，方便铂网电极的自由拆卸和清洗。所述铂网电极设有铂网电极杆和柱状铂网，铂网电极杆为沉积装置中的阳极连接杆，与电镀仪进行连接；柱状铂网为镂空圆柱状，最大程度上将沉积过程中的阴极电极与阳极电极相对应，增大对应面，减少传质影响。

4、所述电镀电极设有电镀电极杆和串联式导电环，电镀电极杆为沉积装置中的阴极连接杆，与电镀仪进行连接；串联式导电线设有6个分支与电沉积盖上的6个移动卡槽一一对应，内嵌于电沉积盖中。所述电极夹与电沉积盖通过移动卡槽组装配合连接。

5、所述电极夹设有调距滑块，带齿滑块，导电环和夹具连接螺纹。所述调距滑块置于电沉积盖的顶部，在沉积实验中通过移动调距滑块来移动电极夹的位置；所述带齿滑块与锯齿带相对应，在沉积实验中带齿滑块与锯齿带相配合固定住电极夹；所述导电环与串联式导电线接触连接，保证沉积实验中电极夹上的电极片为相同电流密度下制出，电极片在相同的实验条件下制出，保证了电极片的实验重现性。即所述电极夹上的带齿滑块与移动卡槽内的锯齿带间隙配合连接，所述电极夹穿过电沉积盖上的移动卡槽，外界通过导电环给电极夹通电所述夹具连接螺纹用于连接电极夹的下部，因电极夹的下部需要浸入电沉积液中，设置夹具连接螺纹方便拆卸清洗电极夹。

6、所述电沉积盖和电沉积池通过螺纹连接。

7、本装置的创新点为：

8、1、该装置结构简单，成本低廉，占地面积小。

9、2、该装置可以同时制备出6个电极片，对材料的重现性研究有重要意义。

10、3、该装置可以根据研究员测试要求定值调控电极间距。

11、4、该装置可以批量生产电极片，避免因沉积液中离子损失后不得不重新配置溶液而造成的实验药品浪费。

12、5、该装置电镀电极设置串联式六边形导电环，可以避免因不同电极片的电流密度差异而影响沉积结果。

13、6、该装置将铂网电极从普通的片状改良为镂空圆柱状，最大程度上将沉积过程中的阴极电极与阳极电极相对应，增大对应面，减少传质影响。

14、7、该装置电极夹设有夹具连接螺纹，方便电极夹的部分拆卸和清洗。

15、8、该装置设有锯齿带和带齿滑块，这两个部件的协同作用保证电极夹既可以自由调节间距，又可以紧固其位置保证沉积实验过程中电极夹不移动。

技术特征：

1.一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，主要包括电沉积盖(1)和电沉积池(2)，其特征在于：所述电沉积盖(1)开有移动卡槽(103)，移动卡槽(103)外分别设有标尺(101)，移动卡槽(103)内分别设有锯齿带(102)；铂网电极(3)与电沉积盖(1)通过铂网电极孔(104)组装配合连接；电镀电极(4)内嵌于电沉积盖(1)中，设有电镀电极杆(401)和串联式导电线(402)；电极夹(5)设有调距滑块(501)，带齿滑块(502)，导电环(503)，夹具连接螺纹(504)；所述电极夹(5)上的带齿滑块(502)与移动卡槽(103)内的锯齿带(102)间隙配合连接；所述电极夹(5)穿过电沉积盖(1)上的移动卡槽(103)，外界通过导电环(503)给电极夹(5)通电；所述电沉积盖(1)和电沉积池(2)通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，其特征在于：所述移动卡槽(103)设有6个，电极夹(5)设有6个。

3.根据权利要求1或2所述的一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，其特征在于：所述电极夹(5)设有夹具连接螺纹(504)，便于电极夹的拆卸。

4.根据权利要求1所述的一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，其特征在于：所述铂网电极(3)的铂网为柱状铂网(302)。

5.根据权利要求1所述的一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，其特征在于：所述串联式导电线(402)设有6个分支。

6.根据权利要求5所述的一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，其特征在于：所述串联式导电线(402)6个分支与电沉积盖上的6个移动卡槽一一对应，且内嵌于电沉积盖中。

技术总结
本技术公开了一种可大量制备自支撑材料的沉积装置，该装置包括电沉积盖，电沉积池，铂网电极，电镀电极，6个电极夹。其中电沉积盖开有移动卡槽，移动卡槽内分别设有锯齿带，铂网电极与电沉积盖通过铂网电极孔组装连接，电镀电极内嵌于电沉积盖中，电极夹与电沉积盖穿过移动卡槽通过夹具连接螺纹组装连接，电沉积盖和电沉积池通过螺纹连接。该装置结构简单，占地面积小，不仅可以同时制出多个电极片，减小因离子损失而不得不更换电沉积液的药品损失，而且可以自由移动并定值固定电极间的间距，减少因间距的差距而造成实验的重现性不好状况。该小型装置适用于实验室研究，让研究者能更方便的模拟工业条件制备电极材料。

技术研发人员：周军双,冯玲玲,肖佳佳,陈锋,刘明鑫,赵子康,张楠,马雪争,高发明
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：20220628
技术公布日：2024/1/14