[发明专利]一种碱性水电解全电池

说明书

本发明涉及一种碱性水电解全电池用电极及其制备方法，所述全电池，包括水电解池池体，水电解池池体由隔膜分隔成互不连通的阴极腔和阳极腔，阴极腔和阳极腔内分别设有阴极和阳极，所述隔膜为磺化聚醚酮类离子交换膜；阳极为于镍基基底表面原位生成的水合硫化钴镍纳米片、或水合硫化钴镍条带。该结构的电极具有高表面粗糙度、电化学反应面积大的特点，二维纳米片的存在，不仅能促进电子传递和物质的传输，还能够为水电解反应提供更多的反应活性位点，从而降低了OER的起始电位，同时还提高水电解反应的速度。由于基底Ni在碱性环境中性能比较稳定，Co元素的掺入，使硫化镍的结构更加稳定，从而在连续水电解过程中保持其结构和催化性能稳定。

技术领域

本发明属于碱性水电解技术领域，特别涉及其中的隔膜和电极及其制备技术。

背景技术

人类正面临日益严重的环境污染问题，不可再生的化石燃料正在逐渐枯竭，为解决 上述问题，研究人员试图寻求干净的、可持续的替代方案。众所周知，H₂是一种高能量密度的理想化学燃料，具有可再生和零排放的突出优势，近年来受到研究人员和工业界 的广泛关注。在各种制氢途径中，电化学分解水法(电解水)制氢是一种简单、且可实 现可持续大规模化的有效方法。

水电解反应可分为两个半反应：阴极上的析氢反应(HER)和阳极上的析氧反应(OER)。

中性和酸性条件下：

阴极：4H⁺+4e^-→2H₂

阳极：2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-

总反应：2H₂O→O₂+2H₂

碱性条件下：

阴极：4H₂O+4e^-→2H₂+4OH^-

阳极：4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-

总反应：2H₂O→O₂+2H₂

迄今为止，最有效的水电解电催化剂是针对析氢反应(HER)的贵金属，如铂(Pt)，以 及针对氧析出反应(OER)的昂贵和/或有毒的氧化物，如氧化铱(IrO₂)和二氧化钌(RuO₂)。 然而，这些材料的稀缺性和高成本限制其在大规模电解水中的应用。因此，开发高活性 的电催化剂是水电解技术炙待解决的问题。