氯碱工业镍-硫活性阴极的研究

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随着氯碱工业和电解水工业的迅速发展,如何降低能耗、提高企业的经济效益与技术水平已成为一个重要的研究课题。目前,氯碱工业广泛采用的低碳钢和镀镍阴极的析氢过电位较高,已严重影响电解过程的电能效率,因此近年来活性阴极技术的研究与应用日益受到人们的重视。 氯碱工业上传统采用普通的低碳钢作为析氢阴极材料,尽管现在有采用Raney Ni作为阴极材料的,但它的稳定性很差,抗逆电流性能也很差,而且国内现在都采用进口设备,成本高;Ni-P沉积层的电催化活性不太理想;N-S沉积层有较好的电化学活性,但其电化学活性还能进一步提高,稳定性还需要提高,更重要的是电化学沉积技术在该项目的工业实施过程中仍存在一些问题;虽然研究者一致认为第三种元素的加入能使二元合金电极的活性在原有的基础上有所提高,但是在制备三元合金作为析氢阴极材料的过程中,流程比较复杂,不适合工业应用。因此,开发高活性、高稳定性、制备流程简单、廉价易得的析氢阴极材料已成为各国科研人员的重要目标。 基于Ni-S镀层作析氢阴极时具有优良的电催化性能且制备简单、成本低的优点,为了进一步提高电极的活性、稳定性能,考察电极的析氢机理和使用寿命,本试验以低碳钢为基底,在改进的瓦特浴体系中添加硫脲作为硫源,通过改变电镀液成份和电镀条件,制备出不同硫含量和不同活性的Ni-S沉积层。运用X-射线技术研究沉积层的晶态结构;恒电流法测试电极的极化电位;CHI660B电化学工作站的线性扫描伏安技术测试电极的析氢活性;CHI660B电化学工作站的循环伏安和交流阻抗等技术测试电极的析氢机理;对热处理电极和电解液中杂质离子对Ni-S电极性能的影响也进行了研究,并且对镀层中硫含量为11.59%的Ni-S电极在长期电解条件下的析氢性能也进行了考察。
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