熔鹽電解制備用于高活性析氫陰極的LaNi-,5-x-Al-,x-儲氫合金研究.pdf

1、氫能作為二次能源，是一種最理想的無污染的綠色能源。電解水制氫是未來解決世界能源危機(jī)的有效途徑之一。但目前使用的Fe、Ni電極的析氫過電位較大，而鎳合金析氫陰極雖活性較高，析氫過電位可比鐵電極下降200-250mV左右，但斷電或間歇電解時電極活性將嚴(yán)重衰退。因此，制備長效、高活性析氫陰極材料引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。 針對以上問題，本研究利用Na<,3>AlF<,6>-La<,2>O<,3>-Al<,2>O<,3>系熔鹽，采用熔鹽電解

2、法，在鎳電極上制備LaNi<,5-x>Al<,x>儲氫合金，不僅降低電極析氫過電位，同時可以利用該合金吸附的大量氫放電替代電極中催化組分的溶出來解決電極失活問題。 首先，對Na<,3>AlF<,6>-La<,2>O<,3>系熔鹽電解制備LaNi<,5>合金進(jìn)行系統(tǒng)的熱力學(xué)理論分析，探討La<,2>O<,3>濃度、溫度對分解電壓的影響；通過動力學(xué)分析電極表面的合金化過程，考察反應(yīng)物濃度、電極材料等對電解過程的影響。 其次，

3、采用熔鹽電解法研究了電解過程中主要工藝參數(shù)(電解質(zhì)濃度、電解電壓及電解時間等)對LaNi<,5-x>Al<,x>合金制備的影響。通過掃描電鏡(SEM)，分析了合金的成分，確定了制備LaNi<,5-x>Al<,x>析氫合金的最佳工藝參數(shù)，成功制備出LaNi<,1.3>Al<,3.7>合金，并進(jìn)行了間歇式電解的探索。 最后，采用循環(huán)伏安法、恒電流電解并結(jié)合X射線衍射及能譜分析研究了Na<,3>AlF<,6>-La<,2>O<,3>體

4、系熔鹽電解制備LaNi<,5>合金的陰極過程。在Na<,3>AlF<,6>-La<,2>O<,3>為電解質(zhì)中，陰極鎳片發(fā)生了反應(yīng)。La<'3+>得到三個電子，還原形成為LaNi合金，即La<'3+>+3e=La(Ni)，電解產(chǎn)物可溶，反應(yīng)可逆；隨著LaNi合金化，La的活度降低，析出電位降低， La<'3+>得到三個電子，還原為金屬La，電解產(chǎn)物不可溶，反應(yīng)可逆。在這基礎(chǔ)上詳細(xì)地研究了電解過程中主要工藝參數(shù)電流密度及電解時間等對LaNi