氢能制取新突破：高效价廉电解水制氢催化剂的探索与应用

氢能制取新突破：高效价廉电解水制氢催化剂的探索与应用

概括：

自从人类进入“电气时代”以来，煤炭、石油、天然气等传统能源被大量开采，随着社会的发展，能源短缺问题日益严重。氢能来源广泛，清洁高效，越来越受到人们的青睐。如何利用电解充分利用水资源获取氢能逐渐成为研究热点。电解水制氢原理简单，工艺环保，产物清洁，但在实际应用中，该方法面临转化率低、成本高等诸多困难。寻找高效廉价的电解水制氢催化剂成为亟待解决的问题。目前，贵金属Pt是电解水制氢的主要商业化催化剂，由于其价格昂贵，而过渡金属（如Ni、Co、Cu）价格低廉，储量丰富，且具有与贵金属相当的催化析氢活性，有利于大规模工业化生产。 因此本文采用恒电流沉积制备法，对镍基合金催化剂的制备、性能及应用进行了研究。主要研究内容如下：（1）采用恒电流电沉积法制备NiCu/NF合金催化剂，并考察了硫酸铜浓度、硫酸铵浓度、电流强度和沉积时间对NiCu/NF合金电催化析氢性能的影响。结果表明，当硫酸铜浓度为0.03 mol/L、硫酸铵浓度为0.03 mol/L、电流强度为0.2824 A、沉积时间为7.5 min时，制备的合金催化剂具有最好的催化析氢活性和稳定性，当电流密度为10 mA/cm~2时，其过电位为-107 mV，催化过程可稳定保持10 h。（2）采用恒电流沉积法分别在黄铜基底、泡沫镍基底和松针状泡沫镍基底上制备了NiCo/x合金催化剂。 探究了镀液组成、沉积时间、沉积温度、pH值、电流密度对NiCo/x合金电催化析氢性能的影响，获得了电催化析氢活性最好的制备工艺。结果表明，松针状NiCo/NF电极具有优异的电催化析氢活性及稳定性，当电流密度为10 mA/cm~2时，其过电位为-81 mV，10 h时，电极的催化活性稳定。（3）对氢能产业、水电解制氢技术及镍基催化剂的市场现状进行深入分析，表明在碱性电解槽中使用镍基催化剂制取氢气获取氢能具有很大的市场竞争力和应用潜力。

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