1.2 制氢电极材料
目前,作为析氢电极金属的催化活性可通过多种方法得到改善,但主要归于这三类:(1)电沉积过程中在阴极电解液中添加有催化作用的物质;(2)应用活性高的材料作阴极电极;(3)采用比表面积较大的阴极材料。通常使用以下四种方法(1)金属盐分解覆盖的方法(2)物理方法覆盖(3)化学方法表面修饰(4)电镀法[2]。
1.金属盐分解覆盖的方法
将一定浓度的金属盐溶液涂在金属电极表面,在加热添加下,部分盐溶液分解为金属氧化物之类的催化作用的物质在表面,达到最终的催化作用,由于是涂覆的方法使其可以多次重复,达到满意的效果。但多数情况下,涂覆上去的化学物质并不牢固。
2.物理方法覆盖
通过一些方法,使其受压力,渗入基体的表面,最终形成具有催化作用的一层。但缺点是,需要特定的设备。操作不够方便,同时操作结果不容易控制。
3.化学方法表面修饰
采用化学的方法,使其表面形成催化作用的一层物质。便于操作,且无需外部电源参与,节约能源,但,操作过程安全要求高。且化学方法涂覆的时候,对局部因素要求较高。
4.电镀法
在外部电源的参与下,通过配置电镀液,在电流的作用下,使金属离子在阴极附近还原成金属化合物催化剂层,达到催化效果。由于廉价并且容易大规模实现,使得这种方法在近年来受到越来越广泛的普及。并随着使用的普及,使电镀法的工艺越来越成熟。
1.3 泡沫镍
泡沫镍是具有三维网状结构,比表面积惊人的新型功能材料, 是主要的电池电极原料之一。
由于实验室所需泡沫镍量不大,且条件简陋。我们采用先化学镀,后电镀法制备了泡沫镍,至于后来所用的镍铬合金作为电镀基板,在下面有详细的解释[3]。
1.4 水解液
可用来水解制氢的水解液有多种,由于金属氢化物在储氢容量上具有其他材料无法比拟的优势,关于金属氢化物的制氢技术得到了迅速的发展。硼氢化钠就是一种典型的金属氢化物。硼氢化钠(NaBH4)具备典型氢键,并且操作工艺简便,在工业上已经能够做到大规模生产。以NaBH4作为水解液来催化水解制氢的技术因其储氢量高、反应可控且条件温和的优势已经成为研究热点。并且我们可以通过调节溶液温度和PH值来进行调节NaBH4水溶液的稳定性。
然而本实验之所以采用硼氢化钠制氢,是因为经过实验证明,硼氢化钠用于制氢有着以下的优势:
(1)储氢容量高。
(2)产氢纯度高,安全清洁无污染。
NaBH4 + 2H2O 催化剂 NaBO2 + 4H2 + 300KJ
由化学式可知,实验过程无有毒物质生成。实验过程做到清洁无污染。
(3)反应条件简单,反应易控制。
温度对于水解硼氢化钠析氢反应有着很大的影响,同时PH也能影响产氢速率的快慢。这就意着我们可以通过控制它们,来实现对产氢速率的直接控制。
(4)运输、存储安全[4]。
水解硼氢化钠实验,所需的硼氢化钠水解液,可以通过增加稳定液,来实现水解液的稳定存储源Z自)751+文`论,文]网[www.751com.cn。且水解液不易引起燃烧。安全,运输便捷。
总的来说,对于水解制氢来说,选择硼氢化钠作为水解原料,既经济又符合化学反应的易控制性。目前在制氢界被广泛使用。
2 实验内容