隨著當今化石燃料耗量增加、儲量銳減,氫氣作為一種新型高能量密度的清潔二次能源日益?zhèn)涫荜P(guān)注。氫氣的制取方式各有不同,其中電解水制氫以其制取氫氣純度高且過程無污染的優(yōu)勢成為大規(guī)模制氫的首選。但電解水需要消耗巨額電能,為了提高能量轉(zhuǎn)換效率,尋求析氫過電位低且穩(wěn)定性高的電解池陰極材料成為問題解決的關(guān)鍵。大量實驗研究結(jié)果表明Pt族過渡金屬具有最低的析氫過電位,但儲量稀少、價格昂貴,導致其不適于大規(guī)模運用于工商業(yè)生產(chǎn)。由此研發(fā)成本低廉且電催化析氫活性及穩(wěn)定性高的電解池陰極材料作為替代具有重要意義,而成為近年來研究的熱點。本文旨在探索以脫合金化的方法來獲取特殊的納米多孔結(jié)構(gòu)電極材料,同時就該多孔材料中Mo的加入、Mo含量的不同以及復合Ru O₂進行了研究和分析,以期制備高活性及穩(wěn)定性的析氫催化電極。本文首先通過快速凝固結(jié)合脫合金化等方法制備了納米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物陰極電極材料,通過XRD、SEM、TEM、BET等對電極的物相、形貌結(jié)構(gòu)、孔徑分布進行表征,并通過線性掃描伏安、Tafel斜率、交流阻抗、計時電位以及循環(huán)伏安等方法測試多孔電極的電催化析氫性能。結(jié)果顯示...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 氫能概述
    1.2 氫的制備方法
    1.3 堿性體系電解水制氫
        1.3.1 堿性體系制氫概況
        1.3.2 堿性體系電解水析氫機理
    1.4 Ni基析氫電極材料分類及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 Ni基合金電極材料
        1.4.2 多孔Ni基電極材料
        1.4.3 Ni基復合電極材料
    1.5 論文的研究內(nèi)容與研究意義
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料及實驗方法
    2.1 實驗材料及設(shè)備
    2.2 材料制備
        2.2.1 合金的熔煉
        2.2.2 快速凝固制備合金薄帶
        2.2.3 脫合金化實驗
        2.2.4 二次腐蝕與后續(xù)退火
        2.2.5 RuO₂膠體聚沉實驗
    2.3 材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 掃描電子顯微鏡
        2.3.3 透射電子顯微鏡
        2.3.4 氮氣吸附解吸附儀
    2.4 析氫性能及穩(wěn)定性測試
        2.4.1 電極制備方法
        2.4.2 三電極體系
        2.4.3 線性掃描伏安法測試
        2.4.4 Tafel斜率曲線分析
        2.4.5 計時電位法測試
        2.4.6 交流阻抗譜測試
        2.4.7 循環(huán)伏安耐久測試
第3章 脫合金化制備納米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的電催化析氫性能..
    3.1 引言
    3.2 納米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物電極材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Ni-Al、Ni-Mo-Al前驅(qū)體合金的物相分析
        3.3.2 Ni-Al、Ni-Mo-Al脫合金化、腐蝕與退火后的物相分析
        3.3.3 多孔Ni、Ni-Mo、NiO與NiMoO₄的微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.3.4 多孔Ni、Ni-Mo、NiO與NiMoO₄的比表面積測試
        3.3.5 多孔Ni、Ni-Mo、NiO與NiMoO₄的析氫性能及穩(wěn)定性測試
    本章小結(jié)
第4章 脫合金制備不同Mo含量納米多孔Ni-Mo合金及其電催化析氫性能
    4.1 引言
    4.2 不同Mo含量納米多孔Ni-Mo合金的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 不同Mo含量Ni-Mo-Al前驅(qū)體合金薄帶物相分析
        4.3.2 不同Mo含量Ni-Mo-Al合金脫合金化后物相分析
        4.3.3 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的微觀結(jié)構(gòu)分析
        4.3.4 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的BET比表面積測試
        4.3.5 不同Mo含量多孔Ni-Mo合金的析氫性能及穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
第5章 納米多孔Ni/RuO₂及Ni-Mo/RuO₂復合材料的制備及其電催化析氫性能
    5.1 引言
    5.2 納米多孔Ni/RuO₂及Ni-Mo/RuO₂復合材料制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 納米多孔Ni/RuO₂及Ni-Mo/RuO₂復合材料物相分析
        5.3.2 納米多孔Ni/RuO₂及Ni-Mo/RuO₂復合材料微觀結(jié)構(gòu)分析
        5.3.3 納米多孔Ni/RuO₂及Ni-Mo/RuO₂復合材料析氫性能測試
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3909070