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  • 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

    文檔序號(hào):42301075發(fā)布日期:2025-06-27 18:43閱讀:117來(lái)源:國(guó)知局

    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
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