脈沖電鍍制備Ni-Mo-X(X=W、Co)合金鍍層及其析氫性能的研究.pdf

1、氯堿工業(yè)是耗能大戶,全國氯堿行業(yè)電解用電的成本約占制堿成本的50％以上,如此高的耗電量已嚴(yán)重制約了氯堿工業(yè)的發(fā)展。隨著能源的日趨緊張和價(jià)格上漲,如何降低能耗、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)水平已成為一個(gè)重要課題。目前氯堿工業(yè)已廣泛采用DSA陽極,析氯過電位大幅度下降,因而降低陰極析氫過電位已成為氯堿工業(yè)節(jié)能降耗、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵,開發(fā)與應(yīng)用活性陰極迫在眉睫。
　　 本文首先采用脈沖電鍍技術(shù)制備了Ni-Mo二元合金,以析氫過電位為

2、指標(biāo)考察了制備工藝條件(主鹽濃度、沉積電流密度、占空比、pH值、沉積溫度、頻率等)對(duì)鍍層組成及析氫性能的影響,采用XRD、SEM結(jié)合EDS分析了Ni-Mo合金鍍層的微觀結(jié)構(gòu)、表觀形貌和成分。在此基礎(chǔ)上,分別加入W、Co兩種元素得到了Ni-Mo-X(X=W、Co)合金電極,系統(tǒng)地考察了上述兩種添加元素對(duì)鍍層析氫性能、表觀形貌、鍍層結(jié)構(gòu)及成分的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在脈沖平均電流密度為30 mA/cm2,占空比為35％,pH=

3、10,T=35℃,f(頻率)=500 Hz條件下得到的非晶態(tài)Ni-Mo合金鍍層析氫性能最好,鍍層中Mo含量約為30wt％。在33 wt％NaOH溶液中,析氫電流密度為200mA/cm2時(shí),其析氫電位比低碳鋼的降低近200 mV。鍍層表面平整、均勻,經(jīng)長時(shí)間電解,伴隨著鍍層中Mo元素的逐漸溶出,鍍層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。
　　 在此基礎(chǔ)上得到的Ni-Mo-w合金電極析氫性能略有提高,工業(yè)條件下(33wt％NaOH溶液,析

4、氫電流密度200 mA/cm2,溫度80℃)其過電位比Ni-Mo二元鍍層降低了14 mV,鍍層中Mo含量達(dá)到40 wt％時(shí)表現(xiàn)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu),經(jīng)長時(shí)間電解后,電極表面沒有出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象,穩(wěn)定性極佳。相對(duì)于Ni-Mo-W合金電極,盡管Co的加入可進(jìn)一步提高了Ni-Mo合金鍍層的催化活性(工業(yè)條件下其過電位比Ni-Mo二元鍍層降低32 mV),但所得非晶態(tài)Ni-Mo-Co合金電極的穩(wěn)定性欠佳,經(jīng)長時(shí)間(100 h)電解后,鍍層出現(xiàn)明顯的鼓泡現(xiàn)象