[发明专利]钴-镍基复合材料及其制备方法、基于钴-镍基复合材料的析氢电极及家电设备在审

专利信息
申请号: 202110138909.3 申请日: 2021-02-01
公开(公告)号: CN114921820A 公开(公告)日: 2022-08-19
发明(设计)人: 辛森森;王府 申请(专利权)人: 芜湖美的厨卫电器制造有限公司;美的集团股份有限公司
主分类号: C25D3/56 分类号: C25D3/56;C25B11/052;C25B11/089;C25B1/04;C22C19/03;C22C19/05
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 林德强
地址: 241000 安徽省芜*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 复合材料 及其 制备 方法 基于 电极 家电 设备
【说明书】:

发明公开了钴‑镍基复合材料及其制备方法、基于钴‑镍基复合材料的析氢电极及家电设备,所述钴‑镍基复合材料通过电沉积方法制备得到,沉积电流密度为110mA/cm2~130mA/cm2,沉积时间为20min~30min。利用本发明方案制备得到的钴‑镍基复合材料制得的析氢电极具有良好的催化析氢性能,其过电位相对于标准氢电极电位仅为‑0.078V~‑0.083V,能够代替催化制氢领域所使用的价格昂贵的贵金属基电极,同时,该材料还可作为耐腐蚀镀层,具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于析氢电极技术领域,具体涉及钴-镍基复合材料及其制备方法、基于钴-镍基复合材料的析氢电极及家电设备。

背景技术

随着化石燃料日益枯竭,各种新能源被不断开发利用。氢能作为一种可再生的二次能源,其来源广、热值高、清洁、燃烧稳定性好,是继化石燃料等非可再生能源之后新一代被广泛采用的能源载体。

目前,最主要的制氢手段为碱性电解水制氢。但因电解过程中析氢、析氧过电位的存在使反应耗能较大,制氢成本太高而无法得到有效推广。

另一方面,高活性析氢电催化剂的选择也是当前制氢技术一大痛点。含Pt贵金属催化剂是一种公认的高活性析氢电催化剂,但铂在自然界的储量很少,价格较为昂贵,从而限制了它的大规模使用。而一些非贵金属硫化物(如MoS2、CoS2等)、磷化物(如FeP、MoP、Co2P等)、碳化物(Mo2C)、氮化物等及其与载体材料(如石墨烯、碳纳米管、泡沫镍等)的复合材料等用于催化制氢被广泛研究开发,但所述复合材料的制备均需要高温、产率低、制备过程过于艰难,并且材料本身也具有复合性差等问题。

因此,为了降低能耗,开发低成本且具有高催化活性的析氢材料具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此,本发明提供了一种钴-镍基复合材料的制备方法,该方法制备得到的钴-镍基复合材料不仅具有较好的催化析氢效果,同时,还能有效降低生产成本。

本发明还提出上述钴-镍基复合材料的应用。

具体而言,根据本发明的第一方面提供了一种钴-镍基复合材料的制备方法,包括以下步骤:

将基体材料置于电镀液中,以电沉积的方式,在该基体材料的表面形成钴-镍基复合材料,即得;

其中,上述电沉积的沉积电流密度为110mA/cm2~130mA/cm2,沉积时间为20min~30min。

根据本发明实施方式制备得到的钴-镍基复合材料,至少具有如下有益效果:本发明方案选择价格相对低廉的钴元素、镍元素作为主要原料,替代了现有技术中的贵金属铂和钌,在实现低过电位的同时,还节约了材料的制备成本和使用成本。而且,由于在制备钴-镍基复合材料时,电沉积电流密度大,镀层沉积速度快,制备得到的钴-镍基复合材料颗粒形貌小,具有比较大的表面积,可以为催化析氢过程提供更多的活性位点,而且该钴-镍基复合材料还具有一定的耐腐蚀性,使得该材料具有较高的催化析氢效果,因此,既将其可作为电解水析氢催化镀层,也可作为其他电解工作原件的耐腐蚀镀层。

本发明实施方式中的沉积电流密度不可超出110mA/cm2~130mA/cm2的范围,如果沉积电流密度过大,在镀层沉积过程中,材料表面析氢现象明显,影响沉积质量,而且,过大的电流密度会使得镀层边缘出现过烧的发黑现象,不利于沉积的进行。

根据本发明的一种实施方式,上述基体尺寸为10mm×10mm×3mm(长×宽×厚度)。

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