[实用新型]一种应用于电解水OER过程的稳定型阳极

说明书

本申请涉及的一种应用于电解水OER过程的稳定型阳极，属于电化学工业电极材料技术领域。该稳定型阳极包括金属氧化物涂层和导电基体，金属氧化物涂层包括形成在导电基体上的稳定层、形成在稳定层上的中间层、以及形成在中间层上的表面层；导电基体为金属Ti网，稳定层为Ta₂O₅氧化物涂层，中间层为SnO₂氧化物涂层，表面层为IrO₂氧化物涂层。本申请制备的稳定型电极同时具备较高的OER催化活性以及催化稳定性，有效降低电解水过程中过高的槽电压。

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电解水OER过程的稳定型阳极，属于电化学工业电极材料技术领域。

背景技术

随着氢能的不断发展，电解水制氢俨然已成为一种公认的可持续制氢手段。电解水制氢为阴极发生的析氢反应(Hydrogen evolution reaction，HER)，与此同时在阳极发生另一个半反应过程，即析氧反应(Oxygen evolution reaction，OER)。OER涉及多电子的转移，是一个4电子-质子耦合反应过程。由于该反应过程较为复杂，动力学反应速率缓慢，因此OER是整个电解水过程的控制步骤。研究开发高催化性能的稳定型阳极材料，可以降低电解水OER过程中过高的槽电压，进而提升电解水能源转换效率，最终实现节能制氢的目标。

稳定型阳极又被称之为形状尺寸稳定涂层阳极，由导电基体与涂层材料两部分组合而成。其中，导电基体常为钛材料，例如钛板、钛网等。涂层则作为重要的组成部分，其应具备较高的OER催化性能。在现有的研究中，铂族金属氧化物被认为是典型的高效OER催化活性材料(例如RuO₂和IrO₂)。其中，IrO₂不仅具有高OER催化活性而且在酸性介质中具备良好的催化稳定性，因此是目前最适用的稳定型阳极涂层材料。此外，通过在IrO₂中加入其他金属氧化物可以获得同时提升其催化活性以及催化稳定性的增益效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种同时具备较高的OER催化活性、催化稳定性且有效提升电解水能源转换效率的应用于电解水OER过程的稳定型阳极。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于电解水OER过程的稳定型阳极，包括导电基体和形成在所述导电基体上的金属氧化物和导电基体，所述金属氧化物涂层包括形成在所述导电基体上的稳定层、形成在所述稳定层上的中间层、以及形成在所述中间层上的表面层；

所述导电基体为金属Ti网，所述稳定层为Ta₂O₅氧化物涂层，所述中间层为SnO₂氧化物涂层，所述表面层为IrO₂氧化物涂层。

进一步地，所述金属氧化物涂层的厚度≤10μm。

进一步地，所述Ta₂O₅氧化物涂层的厚度为2-3μm。

进一步地，所述SnO₂氧化物涂层的厚度为1-2μm。

进一步地，所述IrO₂氧化物涂层的厚度为3-5μm。

进一步地，所述Ta₂O₅氧化物涂层通过在所述金属Ti网表面磁控溅射Ta₂O₅后形成。

进一步地，所述SnO₂氧化物涂层通过在所述Ta₂O₅氧化物涂层表面磁控溅射SnO₂后形成。

进一步地，所述IrO₂氧化物涂层通过在所述SnO₂氧化物涂层表面磁控溅射IrO₂后形成。