本發(fā)明涉及一種利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法及脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，具體而言，涉及一種利用在發(fā)泡鎳基板中進(jìn)行陰極電沉積的方式的一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法及脫鹽聯(lián)合催化電極裝置。

背景技術(shù)：

1、海水作為解決因氣候危機(jī)導(dǎo)致的全球性水資源短缺現(xiàn)象的淡水供應(yīng)源而備受關(guān)注。尤其，電脫鹽具有將電能直接應(yīng)用于海水淡化的特征，因此，在與可再生能源聯(lián)動(dòng)等非傳統(tǒng)且分散化的淡水供應(yīng)市場(chǎng)中具有技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

2、更何況，海水中以碳酸氫根離子形態(tài)含有的碳約為相同體積大氣的140?倍，因此電脫鹽工藝可以通過(guò)濃縮碳酸氫根離子而具有捕獲碳的效果，并且作為碳的負(fù)排放（negative?emission）技術(shù)，可以有助于海水淡化市場(chǎng)中的碳中和。

3、然而，由于在電脫鹽水電解中被頻繁使用的催化劑僅限于鉑、銥、釕等貴金屬，因此在工藝規(guī)模擴(kuò)張性和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性方面存在局限。因此，本研究旨在開發(fā)以鎳、錳等過(guò)渡金屬為材料的、能夠代替貴金屬催化劑的催化電極，從而實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的電脫鹽裝置。

4、（韓國(guó)公開專利）第10-2022-0136038號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題

2、為了解決如上所述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置。

3、此外，本發(fā)明的目的在于提供一種利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法。

4、技術(shù)方案

5、為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，

6、作為由陽(yáng)極室/雙極膜（bpm）/[陰離子交換膜（aem）/陽(yáng)離子交換膜（cem）]n/雙極膜（bpm）/陰極室構(gòu)成的電解槽，

7、在所述陽(yáng)極室中包含ni/3d過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極，電極的3d過(guò)渡金屬分?jǐn)?shù)為0.3以下，

8、以所述n為1至5的自然數(shù)來(lái)交替地設(shè)置aem和cem，

9、所述電解槽在j=10ma/cm-2下，50%脫鹽時(shí)間（τ1/2）為2.2至6.4小時(shí)，比能耗（sec）為1.79至7.03kwhm-3。

10、為了實(shí)現(xiàn)所述另一目的，本發(fā)明提供一種利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法，包括如下步驟：

11、將包含ni的水合物及3d過(guò)渡金屬的水合物以1:3至3:1的比例形成混合溶液；

12、將ni基板浸漬于所述溶液之后，進(jìn)行10秒至180秒的陰極偏置電沉積；以及

13、對(duì)所述沉積的ni/3d過(guò)渡金屬雙重水合物復(fù)合催化電極進(jìn)行陽(yáng)極氧化，并進(jìn)行洗滌及干燥。

14、技術(shù)效果

15、本發(fā)明的催化電極的制備方法通過(guò)導(dǎo)入低成本且高效率電極，能夠減少水電解及電脫鹽工藝的成本，并且能夠在堿性電解質(zhì)條件下制備具有高電效率的電極。此外，利用根據(jù)本發(fā)明的制備方法的復(fù)合電極催化劑的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，可以通過(guò)與海水溶解碳捕獲工藝聯(lián)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)碳的負(fù)排放（negative?emission）。

技術(shù)特征：

1.一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，作為由陽(yáng)極室/雙極膜/[陰離子交換膜/陽(yáng)離子交換膜]n/雙極膜/陰極室構(gòu)成的電解槽，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，其特征在于，

4.一種利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置，作為由陽(yáng)極室/BPM/[AEM/CEM]n/BPM/陰極室構(gòu)成的電解槽，在所述陽(yáng)極室中包含Ni/3d過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極，電極的3d過(guò)渡金屬分?jǐn)?shù)為0.3以下，以所述n為1至5的自然數(shù)來(lái)交替地設(shè)置AEM和CEM，所述電解槽在J=10mA?cm<supgt;?2</supgt;下，50%脫鹽時(shí)間（τ<subgt;1/2</subgt;）為2.2至6.4小時(shí)，比能耗（SEC）為1.79至7.03kWh?m<supgt;?3</supgt;。此外，本發(fā)明提供一種利用一步電沉積法制備鎳基過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合催化電極的方法，包括如下步驟：將包含Ni水合物及3d過(guò)渡金屬的水合物以1:3至3:1的比例形成混合溶液；將Ni基板浸漬于所述溶液之后，進(jìn)行10至180秒的陰極偏置電沉積；以及對(duì)所述沉積的Ni/3d過(guò)渡金屬雙重合物復(fù)合催化電極進(jìn)行陽(yáng)極氧化，并進(jìn)行洗滌及干燥。

技術(shù)研發(fā)人員：樸賢雄,金秉柱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：慶北大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26