CN117413090A - 生产电解电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于生产碱性电解电极的方法，该碱性电解电极基于泡沫Ni基底上的硫化物的组合物。在步骤S2)中，在Ni基底上进行硫化。硫化步骤导致形成具有Ni‑S化合物的电催化活性纳米位点。研究发现，这些纳米位点能够降低碱性水电解过程中的电极所谓的过电位，并且可以显著简化电极的生产。特别地，已经存在的电解槽装置可以通过现场应用改进的方法从本发明中受益。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产碱性水电解电极(例如阳极和/或阴极)的方法，该碱性电解电极优选基于在泡沫Ni基底上的硫化物的组合物，可选地具有金属是Mo、Ni、Co、Fe和/或W。特别地，本发明进一步涉及相应的碱性水电解电极和相应的碱性水电解的电解***。
背景技术
氢是能源***中非常有趣且重要的一部分——尤其是在即将到来的Power-to-X(PtX)战略中。通过将来自风力涡轮机、光伏电池和水基发电厂的绿色电力转化为氢气，这些能源可以直接用于运输行业，储存起来以备后用，或者与二氧化碳(CO2)一起转化为所谓的绿色甲烷、绿色甲醇、绿色柴油或绿色航空燃料。由此得出结论，与通过电网上的铜线输送电能相比，通过管道***以氢输送能源相对便宜。
水电解可以大致分为三种不同的技术：固体氧化物电解(SOE)、质子交换膜(PEM)电解和碱性水电解(AWE)。此外，在更学术的层面上，水也可以通过热解、光解和微生物电解被分解成H2和O2，尽管这些技术远不成熟。
通过碱性水电解(AWE)生产氢气是一种达兆瓦级的成熟的技术。H2从阴极表面产生，形成氢氧根离子(OH-)，在阳极和阴极之间电场的影响下，氢氧根离子通过多孔隔膜迁移到阳极。随后，两个氢氧根离子(OH-)被释放，形成氧气(O2)和水(H2O)。氧原子在阳极表面结合，并以氧气(O2)的形式逸出。
基础反应是：
阳极反应：2OH-→H2O+1/2O2+2e-(1)
阴极反应：2H2O+2e-→H2+2OH- (2)
整体电池反应：H2O→H2+1/2O2(3)
碱性水电解的阳极/阴极通常是镍基材料。镍在浓KOH溶液中是稳定的。据报道，镍基电极在碱性水电解中的寿命超过25年，并且具有数十年的稳定性。传统上，多孔镍(例如泡沫镍或不同的Ni合金)已被用作标准电极材料以增加表面积。
持续进行专注于通过降低氢气和氧气形成的过电位，来改进碱性电解电极的研究和开发活动。
一个最近的示例是美国专利申请US2019106797(西门子)，其中公开了用于具有原位阳极活化的碱性水电解的电解池。该电解池包括：阳极；阴极，其中阴极表面的至少一部分包括导电稳定材料(如镍)和阳极催化材料(如钴、锰等)，该阳极催化材料适于在碱性水中从阴极表面释放，并且当跨阳极和阴极施加电压时沉积在阳极表面；以及分隔阳极和阴极的隔膜，其中该隔膜是气密的并且对阳极催化材料是可渗透的。然而，在一些电解池中，使用对阳极催化材料可渗透的、分隔阳极和阴极的隔膜可能不是有利的，并且电极的制造方法相对复杂。
最近的中国专利申请CN 105244173公开了一种具有过渡金属硫化物电极材料的超级电容器的制备方法，该方法简单、方便且成本低。制备方法包括以下步骤：清洗切割好的泡沫金属，进行真空干燥，然后将泡沫金属放入管式退火炉中，进行加热退火，同时持续通入硫化氢气体，其中加热时间为40-50分钟，退火温度为400-500℃，退火时间为30-90分钟；退火后继续通入硫化氢气体，直至自然冷却至室温，从而获得具有特定微结构的过渡金属硫化物电极材料。该方法特别是泡沫镍(2-10％)在H2S中加热到400℃，将产生用于构建超级电容器的高效电极。然而，该发明与水电解无关，此外，所获得的本体硫化将产生非常脆的电极材料，使得不可能在功能性电解槽中组装和使用该电极。
因此，制造或生产碱性水电解用电极的改进方法将是有利的，特别地生产电极的更有效和/或更可靠的方法将是有利的。
发明内容
因此，本发明的目的涉及一种生产用于碱性水电解的电极的改进方法。
特别地，本发明的目的是提供一种生产或制造用于碱性水电解的电极的改进方法，该方法解决了现有技术中用于碱性水电解的电极的复杂制造方法的上述问题。
因此，本发明的第一方面涉及一种生产基于泡沫Ni基底的碱性电解电极的方法，该方法包括首先提供镍(Ni)泡沫基底，该方法包括以下单独步骤：
S2)对所述泡沫Ni基底进行硫化，以及
S3)可选地重复至少一次所述步骤S2)，
导致形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点，这些纳米位点能够在碱性水电解过程中降低电极的过电位。
有利的是，本发明提供了一种相对简单且有效的生产电极的方法，该方法具有显著降低生产碱性电解电极的时间和成本方面的复杂性的潜力。
研究发现，这些Ni-S基纳米位点能够降低碱性水电解过程中所谓的电极过电位，并且可以显著简化电极的生产。具体而言，通过现场应用改进的方法，例如通过应用含硫气体(例如含H2S气体)来改善已经运行的电解槽单元的性能，即所谓的原位硫化工艺，已经存在的电解槽单元可以从本发明中受益。
本发明的又一方面是提供一种根据第一方面的碱性水电解电极。
本发明的又一方面是提供一种电解***，其具有根据第一和/或任何其他方面的电极，该电极用于碱性水电解或如下所述的其他电化学应用。
根据任何上述方面，本发明的主要应用涉及通过提供电催化活性纳米位点而改进的碱性电解。然而，通过理论上的考虑，预期并建议电极和用于生产这样的电极的相应方法也可以有益地应用于Cl2生产、NH3的电催化生产或将CO2转化为CO的电极。
附图说明
图1示出了与未处理的Ni参比相比，在30巴下运行的10m3/h中试装置下，氢气形成的过电压降低的实例，
图2示出了NiTe2在0至14的整个pH范围内的Pourbaix图，
图3示出了本发明生产碱性电解电极的方法的流程图，
图4示出了本发明生产碱性电解电极的方法的另一流程图，该方法具有加热预处理和加热后处理，
图5示出了在电解池中电解沉积金属的原理图，其中金属层沉积在阴极上，
图6示出了在含H2S的气体中烘箱加热泡沫镍以对基底进行硫化的原理图，
图7示出了根据本发明的电解***的三个不同级别；在A)中，示出了基于泡沫Ni电极的电解配置的照片，其中在放大图B)中示意性地示出了阳极和阴极侧上的泡沫Ni，并且附加的放大图C)示出了根据本发明的泡沫Ni的一部分上的这些电催化活性纳米位点的示意图，
图8A和8B示出了未处理的泡沫Ni和原位硫化的泡沫Ni在不同温度下的极化曲线，
图9示出了在75℃下在3％H2S中在泡沫Ni上进行硫化的效果，其中左侧两幅SEM图像(高和低放大率)显示了硫化前的纯Ni表面，而中间和右侧的一组SEM图像分别显示了硫化1小时和2小时的效果，
图10示出了未处理的泡沫Ni和非原位硫化的泡沫Ni的循环伏安图的摘录，以及
图11示出了未处理的泡沫Ni和非原位硫化的泡沫Ni的基线校正线性扫描(LS)伏安图的摘录。
现在将在下文中更详细地描述本发明。
具体实施方式
在进一步详细讨论本发明之前，将首先定义以下术语和惯例：
在本申请的上下文中，可以理解，术语“电极”将被广义地解释为电化学领域的技术人员将容易理解的。因此，根据本发明的电极可以形成一个或多个电解池的一部分，例如单个电解池、堆叠电解池、低压电解池、高压电解池、传统电解池、零间隙电解池、中间具有气体扩散层的电解池等。
在本申请的上下文中，可以理解的是，术语“金属”将被广义地解释为技术人员将容易理解的，特别地，在电极的生产设备中的实际工作条件下，金属可以包括一定程度的杂质，并且特别地，一些金属可以在表面上和/或本体中具有一定程度的金属氧化物形成，例如铁氧化物(如Fe2O3)形成等。
在本申请的上下文中，可以理解的是，术语Ni-S类型的金属化合物将被广义地解释为本领域技术人员将容易理解的，特别是Ni-金属与硫之间的各种化学计量关系可能存在于泡沫Ni基底上。因此，Ni-S被广义地解释为NiASB，其中化学计量系数A和B可以在亚稳定和/或热力学稳定化合物的范围内变化，这取决于电极中使用的具体条件和Ni基底，并且高度依赖于硫化程度、硫化分压以及硫化过程中的温度，如本领域技术人员从下面的解释和实施例中容易理解的。因此，这些Ni-S化合物也可以称为纳米结构或纳米化合物。因此，Ni-S或Ni-S可以是α-NiS(α-多晶型)和β-NiS(β-多晶型)形式，以及各种化学计量形式，如NiS、NiS2(硅镁石)、Ni3S2 Ni3S4、Ni7S4、Ni9S8等。此外，化学计量系数A和B也可以取决于周围的电解质(浓度、温度)和叠加的电极电压。
在本申请的上下文中，可以理解的是，术语Me1-Me2-S-Ni类型的金属化合物将被广义地解释为本领域技术人员将容易理解的，特别是Me1、Me2与硫之间的各种化学计量关系可能存在于泡沫Ni基底上。因此，Me1-Me2-S-Ni被解释为Me1A-Me2B-SC-Ni，其中化学计量系数A、B和C可以在亚稳定和/或热力学稳定化合物的范围内变化，这取决于电极中使用的Me1和/或Me2的具体金属，并且高度依赖于硫化程度、硫化分压以及硫化过程中的温度，如本领域技术人员从下面的解释和实施例中容易理解的。还预期Me1和/或Me2均选自由Mo、Ni、Co、Fe和/或W组成的组的金属，在某种程度上可以在根据本发明的Me1-Me2-S-Ni化合物中形成各种金属氧化物。因此，如果Me1是铁，一定量的铁可以在电极中形成Fe2O3-氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2和Fe(OH)3)。其他相关金属也可以出现类似的氧化或部分氧化。在特殊情况下，Me1和Me2是相同的，并且所得化合物Me1-S-Ni在基底上形成。
在本申请的上下文中，可以理解的是，术语“硫化(sulfiding)”通常被广义地解释，是指与硫形成硫化物的任何化学反应，也称为硫化(sulphiding)。在美式英语中，相应的拼写是硫化(sulphiding)形成硫化物(sulphide)等。
由于硫化步骤可能基于硫扩散(例如通过H2S气体)和随后的反应，可以通过分析硫深度分布来记录基于扩散的生产过程。如果硫化过程是基于扩散，那么随着更深入电极(包括泡沫Ni基底)或者更深入沉积的金属覆盖层中，硫浓度将会降低。在有利的实施方案中，仅在Ni基底的表面部分上进行硫化，这具有至少在很大程度上保持Ni基底的整体性质的优点，例如强的机械性能和相对高的导电性。因此，在本申请的上下文中，应当理解，表面构成Ni基底的上边界体积或区域，例如具有大约200、300、400、500或1000nm深度的表面。因此，本领域技术人员将容易理解仅进行表面硫化的概念。表面硫化对于保持Ni基底的机械性能很重要。
或者，可以通过共沉积来添加硫，硫浓度分布将会随着电极涂层的深度而发生相对更急剧的变化。共沉积不会进入基底，除非它包括随后的加热过程，在该过程中，与扩散硫化过程相比，S分布将再次更急剧地下降到零。
探测硫深度分布的合适分析技术是卢瑟福背散射光谱法(RBS)、配备有能量色散X射线光谱法(EDX/EDS)的聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)、辉光放电发射光谱法(GDOES)或本领域技术人员容易理解的类似深度分辨元素分析技术。
在本申请的上下文中，可以理解，术语“纳米位点”或纳米化合物将被广义地解释为表面物理学和/或表面化学领域的技术人员将理解的那样。因此，Me1-Me2-S-Ni化合物可以形成电催化纳米位点，其特征尺寸(例如(平均)直径或长度尺度)为1-1000nm、优选10-500nm、更优选20-200nm。显然，如果电镀较厚的层(在可选的步骤1S1中)，则活性层在步骤S2中硫化后可能会更厚。
实施方案：
在第一方面，本发明涉及一种生产基于泡沫Ni基底的碱性电解电极的方法，该方法包括首先提供镍(Ni)泡沫基底，该方法包括以下单独步骤：
S2)对所述泡沫Ni基底进行硫化，以及
S3)可选地重复至少一次所述步骤S2)
导致形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点，这些纳米位点能够在碱性水电解过程中降低电极的过电位。不受任何具体理论的束缚，预期解释这一点的一个因素是有效表面积的增加，产生了更多的电催化活性纳米位点。
此外，任选的步骤S1)金属沉积在硫化步骤S2)之前在所述泡沫Ni基底上进行，优选通过电镀，该金属是Mo、Ni、Co、Fe和/或W，从而在泡沫Ni基底上和/或泡沫Ni基底中形成金属-S-Ni化合物。因此，本发明也可以与所谓的原位金属沉积相结合，用于例如用金属沉积或电镀以及随后的原位硫化来升级现有的电解槽单元。
还预期本发明可以与任选的步骤S1)金属沉积相结合，该金属沉积可以在硫化步骤S2)之后在所述泡沫Ni基底上进行，优选通过电镀，该金属是Mo、Ni、Co、Fe和/或W，从而在泡沫Ni基底上和/或泡沫Ni基底中形成金属-S-Ni化合物。
预期用于生产电极的方法涉及所述包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够在最小电流密度为0.2A/cm2下，使碱性水电解过程中的电极过电位降低至少0.1V、可选地0.2V、优选至少0.3V、更优选至少0.4V。这是针对20℃左右和60℃左右的温度记录的，但是这种效应被认为在很宽的温度范围内都存在。
在其他实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过增加所述纳米位点的表面积来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在其他实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氢气的绝对结合能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在其他实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氧气的绝对结合能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在进一步的实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过改变在所述纳米位点上形成的氢气的气泡形成和/或脱附来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在附加的实施方案中，生产电极的方法可以涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过改变在所述纳米位点上形成的氧气的气泡形成和/或脱附来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在补充实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低氢气形成的启动(on-set)电压能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
在另外附加的实施方案中，生产电极的方法可以涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低氧气形成的启动电压来降低碱性水电解过程中的电极过电位。发明人提供的结果使这变得非常可能，参照下面的图10和11。
在另外附加的实施方案中，生产电极的方法涉及形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过促进更多能够被氧化的纳米位点以产生有利于氧气形成的Ni-氧化物-纳米位点来降低碱性水电解过程中的电极过电位。这由发明人提供的结果证明，参见下面的图10和11。
在其他实施方案中，生产电极的方法可以涉及硫化所述Ni泡沫基底,该硫化在约20-150℃的温度区间下、优选在约50-100℃的温度区间下、最优选在约70-80℃的温度区间下进行。
在附加实施方案中，生产电极的方法可以涉及硫化所述Ni泡沫基底,该硫化用气体组合物进行，优选所述气体组合物的最小压力为大约0.5atm.、1atm.、2atm.、3atm.、4atm.或5atm。其他可能的压力范围和最小值也是在本发明的上下文内考虑的。
在其他附加实施方案中，该生产方法可以涉及电极，所述泡沫Ni基底的硫化用气体组合物进行，该气体组合物的水的相对体积部分在大约0.1-20％的区间内、优选在大约5-15％的区间内、更优选在大约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％的区间内。
在另外的附加实施方案中，生产电极的方法可以涉及基于泡沫Ni基底的碱性电解电极，其是阳极部分和/或阴极部分。
在其他的附加实施方案中，生产电极的方法可以涉及硫化，该硫化在小于10小时、优选小于5小时、最优选小于2小时内进行。显然，这也将与硫化温度和硫分压密切相关。
在其他实施方案中，生产电极的方法，其中所生产的电极是现有电解***的一部分。因此，生产电极的方法可以作为形成电解槽单元的一部分的已存在电极的改进来执行，即所谓的原位硫化发生在一个或多个电解槽单元中。
在其他实施方案中，生产电极的方法可以涉及在硫化所述泡沫Ni之前进行的预处理，所述预处理包括：
-在非润湿的气氛中加热，例如使用纯N2、Ar或其他惰性气体，或
-在潮湿的气氛中加热，优选相对湿度为1-20体积％、优选2-10体积％。
在这样的预处理过程中，电化学领域的技术人员应当理解，鉴于任何这样的预处理，应当考虑对膜(即气体分离膜)的影响，以最小化或减少任何负面影响，从而保护该膜。
在其他实施方案中，生产电极的方法可以涉及在所述Ni化合物上硫化的步骤S2),所述步骤S2)用硫化介质进行，该硫化介质包括硫化氢，即H2S，或者二甲基硫醚(DMS)、二甲基亚砜(DMSO，(CH3)2SO)、乙硫醇(CH3CH2SH)、丁硫醇(C4H10S)、硫脲、C2S2或H2S2。
在一些其他实施方案中，生产电极的方法可以涉及硫化所述泡沫Ni基底,该硫化用气体组合物进行，所述气体组合物可选地为H2S气体，优选所述H2S气体具有以下组成：1-10vol.％的H2S、优选2-4vol.％的H2S、更优选约3vol.％的H2S。尽管H2S气体的其他组成例如在20、30、40、50、60、70、80、90或100vol.％左右等也被认为在本发明的上下文中是合适的。
在其他实施方案中，生产电极的方法可以涉及泡沫Ni被选自由Fe、Co、Cr和/或Cu组成的组的任何金属的泡沫(或编织结构、或板、或网)所替代。此外，泡沫Ni可以被Ni编织结构、Ni板或Ni网所替代。
在其他实施方案中，生产电极的方法可以包括附加的加热步骤，该步骤可以如下进行：
S_预)，在可选的步骤S1)金属沉积之前，
S_中间)，在可选的S1)金属沉积和S2)硫化之间，和/或
S_后)，S2)硫化之后，及其任意组合。
在另一方面中，本发明涉及根据第一方面的方法制造的电极。电化学领域的技术人员将容易理解，生产新且有利的电极的各种步骤可以迅速在电极中实施。
在又一方面中，本发明涉及一种电解***，其包括根据第一方面的方法制造的一个或多个电极。同样，电化学领域的技术人员将容易理解，生产新且有利的电极的各种步骤可以迅速在电解***(例如具有多个电解槽单元)中实施。
根据文献，催化剂配制中的不同步骤有潜在的改进。在Co之前浸渍Ni导致钼的更高分散。与双金属催化剂相比，合成的三金属催化剂Co-NiMo/γ-Al2O3具有更高的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)活性。三金属CoNiMo催化剂显示的较高活性可归因于Co和Ni的双重促进作用以及NiMoS、CoMoS和Ni-CoMoS三种类型活性相的形成，参见Effect of synthesistechnique on the activity of CoNiMo tri-metallic catalyst for hydrotreatingofheavy gas oil,Catalysis Today，第291卷，2017年8月1日，第160-171页。因此，可以预计任何Ni-S位点对于氢气形成都是非常活跃。
在另一实施方案中，根据第一方面的生产电极的方法涉及金属沉积，其中可选的步骤S1)通过电镀，优选DC电镀、脉冲电镀或离子电镀或其任意组合进行。考虑的其他替代方案：PVD(DC溅射、射频溅射、HiPIMS、脉冲DC等)、CVD工艺、各种类型的热喷涂、电镀(DC、脉冲电镀或离子电镀)。一旦完全理解了本发明的教导和原理，技术人员将容易理解液体渗透，随后煅烧等。在图5中，示意性地示出了常规电镀。涂层的金属源由两个阳极(+)和镀液中的金属离子提供。能量由外部电源(未示出)提供。然后金属层沉积在阴极(-)。
在另一实施方案中，根据第一方面生产电极的方法，在所述金属-Ni化合物上的硫化步骤S2)可以用硫化介质进行，所述硫化介质包括硫化氢，即H2S，或者二甲基硫醚(DMS)、二甲基亚砜(DMSO，(CH3)2SO)、乙硫醇(CH3CH2SH)、丁硫醇(C4H10S)、硫脲、C2S2或H2S2。还预期在填料床中使用含S颗粒或元素硫进行加热可有利地应用于本发明中。
在有利的实施方案中，根据第一方面生产电极的方法可以涉及泡沫Ni被选自由Fe、Co、Cr和Cu组成的组的任何金属的泡沫所替代。
在有用的实施方案中，根据第一方面生产电极的方法可以涉及在根据本发明的整个过程中的不同位置执行的附加加热步骤：
S_预)，在可选的步骤S1)金属沉积之前，
S_中间)，在可选的S1)金属沉积和S2)硫化之间，和/或
S_后)，S2)硫化之后，及其任意组合。
如下面将更详细解释的，参见图4。
在有利的实施方案中，根据第一方面生产电极的方法可以涉及可选的步骤S1)，在初始实施中，该步骤被省略，从而导致步骤S2是泡沫Ni基底的预硫化步骤。
在有利的实施方案中，电催化活性纳米位点可以包括Ni-S化合物或Me1-Me2-S-Ni化合物，这些纳米位点能够降低碱性水电解过程中的电极过电位，该纳米位点主要包括位于所述纳米位点边缘的边缘位点。因此，Haldor研究小组与丹麦奥尔胡斯大学和DTU一起，从实验和理论上证实了在二硫化钼纳米晶体的边缘存在非常活跃的“/>位点”。这些边缘位点无论是否存在Ni/Co-边缘原子，都被认为是HDN和HDS的高催化活性位点。这些位点与氢相互作用，在碱性电解中也非常活跃，参见Atomic-Scale Structure ofCo(Ni)-Mo-S Nanoclusters in Hydrotreating Catalysts,J.V Lauritsen,S.Helveg,E.I.Stensgaard,B.S.Clausen,H./>F.Besenbacher,Journal ofCatalysis，第197卷，第1期，2001年1月1日，第1-5页。
因此，很可能欠配位的Ni-S-、Co-S-、Co-Mo-S-或Ni-Mo-S位点在碱性电解中对于氢气形成非常活跃。
在其他有利的实施方案中，电催化活性纳米位点可以包含Ni-S化合物或Me1-Me2-S-Ni化合物，这些纳米位点能够在碱性水电解期间降低电极的过电位，这些纳米位点主要包括具有近金属性质的硫缺陷位点。因此，反应性和降低氢气形成的电压的能力可能与硫空位(硫缺陷位点)的程度有关。
在任选的步骤S1)的有利实施方案中，金属沉积在硫化步骤之前进行。在任选的步骤S1)的实施方案中，在硫化步骤S2)之前，在所述泡沫Ni基底上进行金属沉积，优选通过电镀，该金属是Mo、Ni、Co、Fe和/或W，从而在泡沫Ni基底上和/或泡沫Ni基底中形成金属-Ni化合物。
应当注意，在本发明的一个方面的上下文中描述的实施方案和特征也适用于本发明的其他方面。
本申请中引用的所有专利和非专利参考文献均通过引用整体并入本文。
现在将在以下非限制性实施例中更详细地描述本发明。
实施例1：降低碱性电解中氢气形成的过电位
EP 0235860涵盖了一种制造用于在碱性介质中制造H2和O2的电极的方法，其包括在导电基底上电沉积至少含有Ni和S的催化层。按照EP 0235860中概述的用合适的Ni盐和合适的硫释放剂电镀的想法，本发明人在碱性中试电解单元中制造并组装了54个的电极。如图1所示，与未处理的Ni参比相比，氢气形成的电压平均降低了0.3V。表现最好的电极将氢气形成的电压降低了0.33V。
图1在左侧显示了54个的电极的直方图，显示了在特定电压间隔内产生氢气的电极数量。每个间隔为0.005V。平均而言，与红色未处理镍参比(在1.95V下产生氢气)相比，氢气形成的电压降低了0.3V。最佳电极仅需要1.62V用于氢气形成，对应于氢气形成的电压减少0.33V。
实施例2：碱性电解条件下不同金属硫化物的热力学稳定性。
下表1和表2显示了以下两种反应的计算ΔG值：
MoS2+4 KOH＝MoO2+2 H2O+2 K2S (i)
WS2+4 KOH＝WO2+2 H2O+2 K2S (ii)
表1：
MoS2在KOH条件下的预测稳定性。从计算出的正Δ值可以明显看出，MoS2在低于100℃的KOH溶液中不可能分解。
表2：
WS2在KOH条件下的预测稳定性。从计算出的正Δ值可以明显看出，WS2在低于100℃的KOH溶液中不可能分解。
从计算的正ΔG值可以得出结论，在KOH存在下，低于100℃下将MoS2或WS2转化成相应的氧化物(MoO2或WO2)在热力学上是不可能的。因此，可以得出结论，在碱性电解中使用的典型条件(20-30％KOH和90℃)下，MoS2和WS2是稳定的。
实施例3：金属碲化物的计算稳定性
图2示出了Pourbaix图，表明NiTe2在从0至14的整个pH范围内在氢气生成线下是稳定的，这使得它非常适合作为阴极侧的电极材料。
从图2中的Pourbaix图可以看出，NiTe2在整个pH范围内是稳定的，低于水生成氢气的水的稳定区域(下虚线)。这意味着NiTe2在与碱性电解相关的环境中作为氢气形成的阴极是稳定的。因此，在本发明的一个方面，硫可以用碲代替。
实施例4：用于氢气形成的稳定的Co-Mo-S-、Ni-Mo-S-、Co-Ni-Mo-S、Co-W-S-、Ni-W-S-和/或Co-Ni-W-S-位点
Nan和Henrik/>首先确定了加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)硫化催化剂上的活性Co-Mo-S-、Ni-Mo-S-和Co-Ni-Mo-S-位点[A,B]。多年来，/>小组已经表明，这些活性Co-Mo-S-、Ni-Mo-S-和Co-Ni-Mo-S-位点的密度可以通过NO或CO吸附来量化，此外，硫化Co/Ni-MoS2催化剂上这些边缘位点的浓度可以与整体催化活性相关联[C]。催化剂通常通过在一个或多个步骤中用Mo、W、Ni和/或Co填充γ-Al2O3或合适的沸石体系的孔，然后通过煅烧形成γ-Al2O3或沸石负载的混合氧化物体系来制备。混合氧化物随后在例如H2S中硫化以获得活性HDN/HDS催化剂。
在MoS2/WS2团簇边缘形成的Co-Mo-S-、Ni-Mo-S-、Co-Ni-Mo-S-、Co-W-S-、Ni-W-S-、Co-Ni-W-S-位点的独特性已被密度泛函理论(DFT)计算进一步支持[D,E]。等人提出，这些位点通过独特的氢相互作用促进了良好的加氢性能。
因此，本专利申请建议通过建议的步骤1/步骤2过程或多个步骤1’/步骤2’的组合，在泡沫镍基底上合成Co-S、Ni-S、Co-Mo-S-、Ni-Mo-S-、Co-Ni-Mo-S-、Co-W-S-、Ni-W-S-和/或Co-Ni-W-S-位点，形成碱性电解的活性电极。
特别是由于这种独特的活性与近金属性质的硫缺陷位点相关，预计这种金属性质在碱性环境中在较低电压下对氢气的形成具有高活性/益处[E,F]。
图7C)示出了根据本发明的用于在下三分之一段形成氢气的在泡沫镍的一部分上的这些提出的独特电催化位点的示意图。建议的电极也可以用在阳极侧。在中间的B)部分中，阳极和阴极侧上的泡沫Ni示意性地示出为具有可以输送OH-的膜。在部分A)中，示出了基于泡沫Ni电极的电解配置的照片。
实施例5：在H2S中直接加热泡沫Ni
在本发明的一个实施方案中，泡沫镍可以在含H2S的气氛中加热，将Ni基底(+表面氧化基底(NiO))转化为Ni-S相。根据硫化过程应该达到的程度，可能需要加热到更高的温度。然而，应当注意，应该避免本体硫化，因为这将产生非常脆且机械不稳定的基底。温度应优选低于200℃。因此，一些实验表明，约75、90、100、150、200摄氏度的最高温度可能足以进行硫化工艺步骤S2。这对于实际实施是有利的，节省了能量，并且最小化了不必要的加热电极的可能的负面影响。表面化学领域的技术人员很容易理解，时间当然也是一个相关因素，这样的硫化加工时间可以是5、10、15、20、30或40小时的最大处理时间，尽管它自然也取决于H2S的流量和H2S的浓度。
实施例6：用例如Mo涂覆泡沫镍，然后在H2S中加热
在本发明的一个实施方案中，泡沫镍可以通过例如Mo(或其他金属)电镀，随后在含有H2S的气氛中加热，将部分Ni基底(+表面氧化基底(NiO))和电镀的Mo转化为Mo-S/NiMoS相。根据硫化过程应该达到的程度，有必要加热到更高的温度。然而，应当注意，应该避免本体硫化，因为这将产生非常脆且机械不稳定的基底。温度应优选低于200℃。因此，一些实验表明，约75、90、100、150、200摄氏度的最高温度可能足以进行硫化工艺步骤S2。这对于实际实施是有利的，节省了能量，并且最小化了如上所述不必要的加热电极的可能负面影响。
实施例7：实施例6之后是Ni和/或Co涂覆并在H2S中加热
实施例6之后还可以是在Mo涂覆之后或者在Mo涂覆并在H2S中加热之后用Ni和/或Co电镀，以产生CoMoS和NiMoS位点。根据硫化过程应该达到的程度，有必要加热到更高的温度。然而，应当注意，应该避免本体硫化，因为这将产生非常脆且机械不稳定的基底。温度应优选低于200℃。
实施例8：涉及预处理和/或后处理的实施例5-7
实施例5-7可以与任何预处理和/或后处理结合，包括例如在H2S中硫化之前在空气中加热，将金属转化为金属氧化物。根据氧化程度，有必要加热到更高的温度。然而，应当注意，应该避免本体硫化，因为这将产生非常脆且机械不稳定的基底。温度应优选低于200℃。例如，图4示出了加热预处理S_预，随后是S1(例如金属电镀)和S2(例如通过图6所示的H2S处理进行硫化)，其中加热后处理S_后之后是可选的S1和S2的第一次重复，该重复被命名为S3。
在图6中，硫化在加热炉中进行，其中含有各种浓度(例如1-10％)的H2S的气流流过Ni泡沫基底。从实用的角度看，当气体流过泡沫Ni(如图6右侧示意图所示)且不再有任何H2S消耗时，可以认为硫化已经完成。
实施例9：包括步骤1和/或步骤2类型的附加步骤的实施例5-8
在所提出的电极生产的另一个实施方案中，可以将实施例5-9与任何其他数量的可选的步骤1(S1)和/或步骤2(S2)组合，包括一个或多个后处理/预处理/中间处理及其排列，例如如图4所示。
实施例10：包括其他金属的实施例5-9
可以应用其他金属，例如Cr、Fe和/或Cu，并且如上所述，可以使用Se或Te代替硫化步骤2。
实施例11：电解槽单元的原位硫化
电解槽单元包括多个电池(cells)，这些电池含有双极板、阳极电极、气体分离膜、阴极电极和双极板。此后，该另一电池开始使用先前的双极板，即继续使用阳极电极、膜、阴极电极和双极板，反之亦然。
通常，膜由包含聚合材料和ZrO2颗粒的编织材料制成。在AGFA的情况下(例如，ZIRFON UTP 220)，它由聚苯硫醚织物的开口网构成，该开口网对称地涂覆有聚合物和氧化锆的混合物。
在本发明的一个实施方案中，泡沫Ni在组装的电解槽单元中被例如H2S，例如H2S气体原位硫化，该电解槽单元含有兼具阳极和阴极以及气体分离膜的多个电池。
从下面的热力学计算可以明显看出，由于吉布斯自由能为正，膜中ZrO2颗粒转化为ZrS2颗粒在热力学上是不可能的。相反，由于吉布斯自由能为负，NiO很容易转化为NiS。因此，阳极或阴极或两者都被H2S硫化，而这对于气体分离膜是不可能的。
表3：对于ZrO2+2H2S(g)＝ZrS2+2H2O(g)反应，作为温度函数的吉布斯自由能。
由于吉布斯自由能为正，因此不可能将ZrO2颗粒转化为ZrS2。
/>
表4：对于NiO+H2S(g)＝NiS+H2O反应，作为温度的函数的吉布斯自由能。由于吉布斯自由能为负，因此不可能将NiO转化为NiS。
因此，本发明可以使用组件电解槽单元作为硫化阳极或阴极或两者的烘箱，而不会破坏阳极和阴极之间的气体分离膜。
实施例12原位硫化
图8示出了未处理的泡沫Ni(参比)和原位硫化的泡沫Ni在不同温度下的极化曲线。
从图中可以看出，在原位硫化之后，可以在较低的电位下形成氢气，这说明氢气/氧气的过电位通过原位硫化工艺而降低，即，通过硫化泡沫Ni明显进行了活化，这也在图中得到解释。.
图9示出了在75℃下在3％H2S中在泡沫Ni上进行硫化的效果，其中左侧两幅SEM图像(高和低放大率)示出了硫化前的纯Ni表面，而中间和右侧的一组SEM图像分别示出了硫化1小时和2小时的效果。
实施例13
图10示出了未处理的泡沫Ni和原位硫化的泡沫Ni在不同温度下的循环伏安图的摘录。
图11示出了未处理的泡沫Ni和原位硫化的泡沫Ni在不同温度下的基线校正的线性扫描(LS)伏安图的摘录。
本实施例的两幅图均经过基线校正，以消除容性电流的影响。
图9、10、11支持本发明，即生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点，该纳米位点能够通过降低氧气形成的启动电压来降低碱性水电解过程中的电极过电位。这些图还支持形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点，该纳米位点能够通过促进更多能够被氧化的纳米位点以产生有利于氧气形成的Ni-氧化物-纳米位点来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
参考文献
[A]N.Y.&H./>Adsorption studies on hydrodesulfurizationcatalysts.Infrared and volumetric study ofNO adsorption on alumina-supportedCo,Mo,and Co-Mo catalysts in their calcined state Journal ofCatalysis 75(1982),354-374./>
[B]N.Y.&H./>Characterization of the structures andactive-sites in sulfided Co-Mo/Al2O3 and Ni-Mo/Al2O3 catalysts by Nochemisorption.Journal of Catalysis 84(1983)386-401.
[C]H.B.S.Clausen&F.E.Massoth,Hydrotreating Catalysis Vol.11(Springer Verlag,1996).
[D]Poul Georg Moses,Berit Hinnemann,HenrikJens K./>Spectroscopy,microscopy and theoretical study ofNO adsorption on MoS2,Journalof Catalysis第268(2009)卷201-208.
[E]H.The role of Co-Mo-S type structures in hydrotreatingcatalysts,Applied CatalysisA:第322(2007)卷,3-8.
[F]Nan-YuAnders Tuxen,Berit Hinnemann,Jeppe V.Lauritsen,KimG.Knudsen,Flemming Besenbacher,Henrik/>Spectroscopy,microscopy andtheoretical study of NO adsorption on MoS2 and Co-Mo-S hydrotreatingcatalysts,Journal of Catalysis,279(2011)337-351.
简而言之，本发明涉及一种生产碱性电解电极的方法，该电极基于泡沫Ni基底上的硫化物的组合物。在步骤S2)中，在Ni基底上进行硫化。硫化步骤导致形成具有Ni-S化合物的电催化活性纳米位点。研究发现，这些纳米位点能够降低碱性水电解过程中所谓的过电位，并且可以显著简化电极的生产。特别地，已经存在的电解槽单元可以通过现场应用改进的方法从本发明中受益。
Claims (26)
1.一种生产基于泡沫Ni基底的碱性电解电极的方法，所述方法包括首先提供泡沫镍(Ni)基底，所述方法包括以下单独步骤：
S2)对所述泡沫Ni基底进行硫化，以及
S3)可选地重复至少一次所述步骤S2)，
导致形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点，所述纳米位点能够降低碱性水电解过程中的电极过电位。
2.根据权利要求1所述的生产电极的方法，其中步骤S1)金属沉积在硫化步骤S2)之前在所述泡沫Ni基底上进行，优选通过电镀，所述金属是Mo、Ni、Co、Fe和/或W，从而在泡沫Ni基底上和/或泡沫Ni基底中形成金属-S-Ni化合物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中所述包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够在最小电流密度为0.2A/cm2下，使碱性水电解过程中的电极过电位降低至少0.1V、可选地0.2V、优选至少0.3V、更优选至少0.4V。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过增加所述纳米位点的表面积来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氢气的绝对结合能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氧气的绝对结合能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
7.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过改变在所述纳米位点上形成的氢气的气泡形成和/或脱附来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
8.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过改变在所述纳米位点上形成的氧气的气泡形成和/或脱附来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
9.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氢气形成的启动电压能来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
10.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中所述形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过降低所述纳米位点上氧气形成的启动电压来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
11.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中形成包含Ni-S化合物的电催化活性纳米位点能够通过促进更多能够被氧化的纳米位点以产生有利于氧气形成的Ni-氧化物-纳米位点来降低碱性水电解过程中的电极过电位。
12.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中硫化所述Ni泡沫基底在约20-150℃的温度区间下、优选在约50-100℃的温度区间下、最优选在约70-80℃的温度区间下进行。
13.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中硫化所述Ni泡沫基底用气体组合物进行，优选所述气体组合物的最小压力为大约0.5atm.、1atm.、2atm.、3atm.、4atm.或5atm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产电极的方法，其中硫化所述Ni泡沫基底用气体组合物进行，所述气体组合物的水的相对体积部分在大约0.1-20％的区间内、优选在大约5-15％的区间内、更优选在大约10％的区间内。
15.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中基于泡沫Ni基底的碱性电解电极是阳极部分和/或阴极部分。
16.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中硫化在小于10小时、优选小于5小时、最优选小于2小时内进行。
17.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中生产的电极是现有电解***的一部分。
18.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中预处理在硫化所述泡沫Ni之前进行，所述预处理包括：
-在非润湿的气氛中加热，或
-在潮湿的气氛中加热，优选相对湿度为1-20体积％、优选2-10体积％。
19.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中在所述Ni化合物上的硫化步骤S2)用硫化介质进行，所述硫化介质包括硫化氢，即H2S，或者二甲基硫醚(DMS)、二甲基亚砜(DMSO，(CH3)2SO)、乙硫醇(CH3CH2SH)、丁硫醇(C4H10S)、硫脲、C2S2或H2S2。
20.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中硫化所述泡沫Ni基底用气体组合物进行，所述气体组合物可选地为H2S气体，优选所述H2S气体具有以下气体组成：1-10vol.％的H2S、优选2-4vol.％的H2S、更优选约3vol.％的H2S。
21.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中所述泡沫Ni由选自由Fe、Co、Cr和/或Cu的组的任何金属的泡沫代替。
22.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中所述泡沫Ni由Ni编织结构、Ni板或Ni网代替。
23.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中进行以下附加的加热步骤：
S_预)，在可选的步骤S1)金属沉积之前，
S_中间)，在可选的S1)金属沉积和S2)硫化之间，和/或
S_后)，S2)硫化之后，及其任意组合。
24.根据前述权利要求中任一项所述的生产电极的方法，其中所述泡沫Ni基底的硫化步骤S2)仅在泡沫Ni基底的表面部分上进行。
25.一种电极，其根据权利要求1所述的方法制造。
26.一种电解***，包括根据权利要求1所述的方法制造的一个或多个电极。
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-
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