氫能由于潔凈無污染可再生的優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)今資源短缺,環(huán)境污染嚴(yán)重的社會(huì)廣受歡迎。硼氫化鈉是一種優(yōu)良的儲(chǔ)氫材料,同時(shí)也是燃料電池的首選氫源,但由于生產(chǎn)成本高限制了其廣泛使用。利用電化學(xué)法將偏硼酸鈉轉(zhuǎn)化為硼氫化鈉,實(shí)現(xiàn)硼資源的循環(huán)利用成為研究的重點(diǎn)。由于陰極對(duì)BO₂^-的排斥作用,偏硼酸鈉轉(zhuǎn)化為硼氫化鈉的重點(diǎn)是選擇合適的供電方式和具有高催化活性的電極作為陰極材料。本文制備具有耐腐蝕性和催化活性的Ce-Ni-B稀土合金電極和Tb-Ni-B稀土合金電極。研究稀土的添加對(duì)電極表面形貌、成分組成及耐腐蝕性的影響。并將Ce-Ni-B稀土合金電極和Tb-Ni-B稀土合金電極用作電解偏硼酸鈉的陰極材料。研究不同條件下偏硼酸鈉的電催化還原行為。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、化學(xué)鍍鎳基稀土合金電極。通過正交實(shí)驗(yàn)及已有文獻(xiàn)配方確定了化學(xué)鍍Ni-B合金的最優(yōu)鍍液配方為二甲胺基甲硼烷10g/L,氫氧化鈉1g/L,無水氯化鎳10g/L,蘋果酸1.5g/L,檸檬酸1.5g/L,乙二酸1.5g/L。向Ni-B合金的最優(yōu)鍍液配方中分別添加不同含量的Ce（NO₃）_... 

【文章來源】：青海師范大學(xué)青海省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全球硼儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)圖

化學(xué)鍍鎳基稀土合金電極及其對(duì)偏硼酸鈉的電催化行為研究91.4.2電化學(xué)法制備硼氫化鈉電化學(xué)法制備硼氫化鈉的實(shí)驗(yàn)在自制的三電極電解池中進(jìn)行，自制三電極電解池如圖1-2所示，實(shí)驗(yàn)過程中電極材料、電解液、隔膜的選擇都會(huì)對(duì)偏硼酸鈉電解實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生直接影響。圖1-2自制三電極電解池（1）關(guān)于陰極材料的選擇George[79]在專利中，利用犧牲陽極（M）法，選擇的陰極材料為金屬M(fèi)，金屬M(fèi)比金屬M(fèi)1更易形成汞合金，因此選擇金屬M(fèi)作為汞合金沉積在陰極上作為陰極材料。同時(shí)金屬M(fèi)1離子會(huì)從陽極進(jìn)入溶液，所需的硼氫化物在陽極沉淀。Cooper[80]在專利中指出可以選擇的陰極材料要具有氫催化活性，例如石墨、碳、鎳、鈷、銀、不銹鋼、鐵、鉭、鉑、鈀、銥等也可選擇硼化鎳、硼化鈷等復(fù)合結(jié)構(gòu)材料作為陰極。這種陰極材料的選擇是為了陰極表面生成的硼酸鹽離子與初生氫之間的反應(yīng)更容易發(fā)生。Hitoshi[81]在研究中指出陰極材料要使用氫超電勢(shì)在0.3V以上的鉭、銦、鋅、鉛、碳等材料，而選擇的陽極材料有鎳、鈷、鐵、二氧化鉛、銀等材料，這些材料的氫超電勢(shì)均在0.3V以下。Shen等[82,83]均采用硼摻雜金剛石薄膜電極作為陰極，利用脈沖電壓對(duì)偏硼酸鈉電還原，完成了煤脫硫的工藝。孫彥平[84]選擇主要成分是鎳，鐵，石墨，不銹鋼及其合金的三維電極作為陰極材料，電極的表面積可以被有效增大，電解反應(yīng)的速率會(huì)明顯提高。趙家雄[85]選用不同的金屬氧化物壓片如ZnO,C/Ni，CuO,C/Ni,ZnO,MnO2,C/Ni等作陰極，為了比較不同電極的催化活性，分別計(jì)算了當(dāng)陰極材料選擇不同金屬氧化物時(shí)，電解液中硼氫化鈉的濃度，結(jié)果表明氧化物電極中ZnO,MnO2,C/Ni電極的電催化活性最高。王建強(qiáng)[86]通過分別計(jì)算不同電極材料在電解體系中的分形維數(shù)，a和i0，得出應(yīng)選擇Ti/Pb

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文244.1.2Ce的添加對(duì)電極表面形貌及成分的影響對(duì)添加不同稀土硝酸鈰后得到的化學(xué)鍍層進(jìn)行SEM表征。由圖4-1可知Ni-B鍍層由大小不一的球形顆粒組成。添加1g/L硝酸鈰后，Ce-Ni-B鍍層表面的球形顆粒仍大小不一，排列稀疏。添加5g/L的硝酸鈰后，鍍層表面的球形顆粒均勻，但卻出現(xiàn)明顯的裂痕。繼續(xù)增加硝酸鈰的量到9g/L時(shí)，鍍層表面出現(xiàn)較粗大的胞狀顆粒，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)對(duì)電極的性能產(chǎn)生不利的影響。而在Ni-B鍍液中添加3g/L的硝酸鈰后，可以觀察到電極表面富集的稀土元素變多，晶粒尺寸發(fā)生明顯細(xì)化，晶粒間堆積緊密，排布均勻，無裂痕出現(xiàn)。這是由于Ce的添加使表面能下降，粒子的成核效率被提高，化學(xué)沉積時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力被減弱[67]。細(xì)致均勻緊密的鍍層可以有效的防止后續(xù)實(shí)驗(yàn)中腐蝕介質(zhì)以及電解液對(duì)基體銅片的腐蝕，提高了電極的穩(wěn)定性，較小的晶粒尺寸有利于暴露更多的活性位點(diǎn)，增大催化的比表面積，有利于后續(xù)電解實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。因此硝酸鈰的最佳添加量為3g/L。（a）（b）（c）（d）（e）圖4-1不同Ce(NO3)3添加量下合金電極的形貌（a,0g/L;b,1g/L;c,3g/L;d,5g/L;e,9g/L）在Ni-B合金最優(yōu)化學(xué)鍍液中添加3g/LCe(NO3)3后鍍層表面的EDX表征見圖4-2。由圖4-2可知，主要元素Ni、B和Ce已經(jīng)成功沉積到鍍層表面。鍍層中的C、O、Cl、Na元素是由鍍液中其它成分造成的。表4-1是Ni-B合金鍍層

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