CN114941154B - 一种碱水电解槽分区电极与制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碱水电解槽分区电极及制备方法，所述电极包括均匀分区的电极基体以及安装于电极基体上的电极接线柱；所述电极基体上负载有通过电极接线柱调控电沉积过程制备的催化剂层。与现有技术相比，本发明电极分区和电极接线柱设计，能够精准调控不同位置的电阻特性，从而优化催化剂沉积特性，与未分区单一接线柱电极相比，获得的高性能电极表面催化剂的均匀性更高。

Description

一种碱水电解槽分区电极与制备方法
技术领域
本发明涉及碱水电解制氢技术领域，尤其是涉及一种碱水电解槽分区电极与制备方法。
背景技术
新能源的大类主要分为太阳能，核能，氢能，风能等，其中氢能作为没有任何二次污染产物，最清洁的能源，有望成为未来主要能源之一。围绕国家“碳达峰，碳中和”的目标，开展氢能技术研究符合国家重大战略需求。电解水制氢是目前最常用的制氢技术之一，其中碱水电解制氢技术相对成熟，已经实现了商业化，随着市场需求的不断提升，碱水电解槽的尺寸和产能不断增大，未来单台套的电解槽直径将超过2m，产能超过1500Nm3/h。
电极是电解槽的核心部件，尺寸和产能的增加对电极提出了更高的要求，需要在现有镍网电极的基础上，增大电极面积，负载高性能催化剂等，电极的大型化增加了均匀负载催化剂的难度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的大面积电极负载催化剂均匀性差的缺陷而提供了一种碱水电解槽分区电极与制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的第一方面，提供了一种碱水电解槽分区电极，包括均匀分区的电极基体以及安装于电极基体上的电极接线柱；所述电极基体上负载有通过电极接线柱调控电沉积过程制备的催化剂层。
优选地，所述电极基体为均匀纵向分区、均匀横向分区、均匀分块分区或均匀环形分区的电极基体。
优选地，所述电极基体的每个分区至少接有一个电极接线柱。
优选地，所述电极基体的每个分区上安装的电极接线柱数量相同。
优选地，电极接线柱垂直安装在电极基体内部的分区线上。
优选地，所述电极基体为镍网、铁网或合金网编织体。
优选地，所述催化剂层中的催化剂为镍基、铁基合金催化剂。
优选地，所述电极基体为圆形电极基体或方形电极基体。
优选地，所述电极基体为圆形电极基体；所述圆形电极基体的直径大于等于2米。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于上述碱水电解槽分区电极的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1、基于形状及需求将电极基体均匀分区，并在每个分区上安装电极接线柱；
步骤S2、将分区电极浸于电沉积液中，获得催化剂均匀分布的碱水电解槽分区电极。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明大面积电极负载催化剂均匀性差的缺陷，通过对大面积电极的分区和接线柱设计，能够精准调控不同位置的电阻特性，从而优化催化剂沉积特性，与未分区单一接线柱电极相比，获得的高性能电极表面催化剂的均匀性更高；
2)本发明采用的不同电极分区方法适用于不同形状的电极基体，可依据实际需求进行分区；
3)本发明在每个分区上安装的电极接线柱数量可依据实际情况进行设定，适用性更高；
4)本发明采用的电极基体为镍网、铁网或合金网编织体，电解效率更高。
附图说明
图1为未分区单接线柱示意图；
图2为纵向分区单接线柱示意图；
图3为纵向分区多接线柱示意图；
图4为横向分区单接线柱示意图；
图5为环形分区单接线柱示意图；
图6为环形分区多接线柱示意图；
其中，1-电极基体，2-电极接线柱，3-纵向分区线，4-横向分区线，5-环形分区线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例给出了一种碱水电解槽分区电极，包括均匀分区的电极基体1以及安装于电极基体1上的电极接线柱2；所述电极基体1上负载有通过电极接线柱2调控电沉积过程制备的催化剂层。
所述电极基体1为均匀纵向分区、均匀横向分区、均匀分块分区或均匀环形分区的电极基体；其中，每个分区至少接有一个电极接线柱2且各分区中接有的电极接线柱2数量相同。电极接线柱2垂直安装在电极基体1内部的分区线上。所述电极基体1为镍网、铁网或合金网编织体。所述催化剂层中的催化剂包括但不限于镍基、铁基合金催化剂。所述电极基体1的形状包括但不限于圆形、方形或其它几何形状。
接下来给出本发明的方法实施例，一种用于上述碱水电解槽分区电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、基于形状及需求将电极基体1均匀分区，并在每个分区上安装电极接线柱2；其中，分区方法包括但不限于纵向分区、横向分区、分块分区和环形分区；
步骤S2、将分区电极浸于电沉积液中，获得催化剂均匀分布的碱水电解槽分区电极。
实施例2
如图2所示，以直径为2米的圆形镍网编织体作为电极基体1，纵向平均分为4个区域，将电流输入接线柱安装于镍网同侧，每一个分区只安装一个接线柱，通过纵向分区电沉积催化剂，与图1未分区相比，电流到达每一个位点的距离缩短，改善了每个位点的反应特性。将电极浸于含镍、铁的混合电沉积液中，获得催化剂均匀分布的高性能电极。
实施例3
如图3所示，以直径为2米的圆形镍网编织体作为电极基体1，纵向平均分为4个区域，将电流输入接线柱安装于镍网两侧，每一个分区只安装两个接线柱，通过纵向分区电沉积催化剂，与图1未分区相比，电流到达每一个位点的距离缩短，改善了每个位点的反应特性。将电极浸于含镍、铁的混合电沉积液中，获得催化剂均匀分布的高性能电极。
实施例4
如图4所示，以直径为2米的圆形镍网编织体作为电极基体1，横向平均分为4个区域，将电流输入接线柱垂直于分区线安装，每一个分区线安装一个接线柱，通过横向分区电沉积催化剂，与图1未分区相比，电流到达每一个位点的距离缩短，改善了每个位点的反应特性。将电极浸于含镍、铁的混合电沉积液中，获得催化剂均匀分布的高性能电极。
实施例5
如图5所示，以直径为2米的圆形镍网编织体作为电极基体1，以圆心为基准向外平均分为5个区域，将电流输入接线柱垂直于分区线安装，每一个分区线安装一个接线柱，通过环形分区电沉积催化剂，与图1未分区相比，电流到达每一个位点的距离缩短，改善了每个位点的反应特性。将电极浸于含镍、铁的混合电沉积液中，获得催化剂均匀分布的高性能电极。
实施例6
如图6所示，以直径为2m的圆形镍网编织体作为电极基体1，以圆心为基准向外平均分为5个区域，将电流输入接线柱垂直于分区线安装，每一个分区线安装四个接线柱，通过环形分区电沉积催化剂，与图1未分区相比，电流到达每一个位点的距离缩短，改善了每个位点的反应特性。将电极浸于含镍、铁的混合电沉积液中，获得催化剂均匀分布的高性能电极。
实施例7
圆形电极基体的直径大于等于2m，其他设置与实施例1相同。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，包括均匀分区的电极基体(1)以及安装于电极基体(1)上的电极接线柱(2)；所述电极基体(1)上负载有通过电极接线柱(2)调控电沉积过程制备的催化剂层；
所述电极基体(1)的每个分区至少接有一个电极接线柱(2)；所述电极基体(1)的每个分区上安装的电极接线柱(2)数量相同；电极接线柱(2)垂直安装在电极基体(1)内部的分区线上。
2.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，所述电极基体(1)为均匀纵向分区、均匀横向分区、均匀分块分区或均匀环形分区的电极基体。
3.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，所述电极基体(1)为镍网、铁网或合金网编织体。
4.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，所述催化剂层中的催化剂为镍基、铁基合金催化剂。
5.根据权利要求1所述的一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，所述电极基体(1)为圆形电极基体或方形电极基体。
6.根据权利要求5所述的一种碱水电解槽分区电极，其特征在于，所述电极基体(1)为圆形电极基体；所述圆形电极基体的直径大于等于2米。
7.一种用于权利要求1所述的碱水电解槽分区电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1、基于形状及需求将电极基体(1)均匀分区，并在每个分区上安装电极接线柱(2)；
步骤S2、将分区电极浸于电沉积液中，获得催化剂均匀分布的碱水电解槽分区电极。
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