大气等离子喷涂制备梯度多孔电极及其碱式电解水性能研究

摘要：

目的 探索电极的梯度多孔结构对碱式电解水析氢性能的影响.方法 采用大气等离子喷涂工艺制备不同Al含量的涂层,经化学腐蚀后,得到单一多孔电极和梯度多孔电极.通过SEM/EDS、XPS、XRD和工业CT对样品微观形貌、元素价态、物相等进行表征和分析,采用线性扫描伏安法(LSV)、循环扫描伏安法(CV)和电化学阻抗谱法(EIS)等手段研究样品的析氢性能.结果 通过控制Al的添加量,可以有效控制涂层的孔隙率.通过多组粉末的配合喷涂,成功实现了梯度多孔结构的制备.所制备样品的析氢Tafel斜率都接近于120 mV/dec,其析氢速率控制步骤皆为Volmer过程,即水分子吸附和解离过程.N30A表面最平整,表现出最接近电容的阻抗特性,其电解性能也因此最差;N40A表现出与N50A类似的阻抗特性,但其整体孔隙率较低,因此其电解性能较差;低电流密度下,N50A和N543A表现出十分接近的电解性能,而高电流密度下N543A表现出更加优越的电解性能.结论 梯度多孔结构的引入可以促进电解液的输运,同时提供较好的排气能力,又能保证足够的反应活性位点,因此可以有效提升析氢性能.

关键词：电解水、大气等离子喷涂、梯度多孔、三维显微结构、电化学阻抗谱

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分类号：TK91

资助基金：广东省科学院建设国内一流研究机构项目;广东省科学院建设国内一流研究机构项目;广州市产学研协同创新重大专项

在线出版日期：2022-12-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：423-435