合金泡沫镍钼合金电极材料制备工艺设计、和中文

摘要：氢能具有清洁、高效及可再生等许多突出的优点受到了世界各国的普遍重视。电解水制氢是实现大规模、廉价生产氢的重要手段，为了降低阴极过电位以降低能耗，制备低析氢过电位、高催化活性的阴极材料具有重要的作用。本论文以具有高比表面积的聚氨酯泡沫为模板，通过电沉积策略制备高析氢性能的泡沫镍钼合金材料，并为生产800×800mm2工业电解用析氢电极的小型电镀中试车间进行设计。聚氨酯泡沫模板必须先导电化，然后电镀加厚，再热解去除模板，最后还原得到泡沫合金。本论文采取化学镀镍使模板导电化，针对聚氨酯泡沫的特性，探讨制定了聚氨酯的前处理工艺，并系统探讨了化学镀液中硫酸镍浓度、次亚磷酸钠浓度、镀液pH值和温度对化学镀沉积速度及导电镀层质量的影响。设计制定了碱性化学镀镍和电镀镍钼合金工艺及工艺流程。采取碘量法测量镀液中次亚磷酸根、亚磷酸根的含量；采取分光光度法测量镀液中镍、钼离子的含量，并探讨了分光光度法测定镍、钼离子含量时各种因素对测试结果的影响，设计制定了分光光度法测定镀液中镍、钼离子含量的检测案例和步骤。在实验室小试的基础上，考虑相关的放大效应，合理设计出了制备800×800mm2泡沫镍钼合金材料的小型电镀中试车间，确定了车间主要设备的选型，绘制了电镀挂具、电镀槽、双联水洗槽、其它辅助槽的设计图以及车间的平面布置图，并完成了中试车间的建设及中试调试。通过该中试车间制备了70块800×800mm2的泡沫镍钼合金电极材料并对其进行了面密度、极化曲线及小型电解槽装槽实验测试。测试发现，约90%的产品达到了生产要求，其析氢过电位η200介于260mV到300mV之间，远远低于泡沫镍电极的析氢过电位(η200=496mV)，其交换电流密度i0为(8.000±4)×10-3A cm-2，远远大于泡沫镍电极的交换电流密度(i0=2.7×10-5A cm-2)；经小型电解槽间歇电解50h后，阴及其泡沫镍钼合金电极的平均小室槽压增大了约30mV；拆槽后检验发现泡沫镍钼合金电极的析氢过电位η200增加了约35mV；SEM与EDS测试发现，经电解槽间歇电解后，镍钼合金镀层有少许脱落，钼元素的质量百分比下降了约6.86%，原子百分比下降了约2.41%，以而使得镍钼合金镀层的析氢活性下降。关键词：电解水论文化学镀镍论文电沉积论文Ni-Mo合金电极论文中试车间论文

摘要5-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-21

1.1 析氢电极材料的探讨近况10-16

1.1.1 析氢电极的制备策略10-11

1.1.2 活性析氢电极的选择11-16

1.2 泡沫金属材料的探讨近况16-19

1.2.1 泡沫金属材料的进展概况16-17

1.2.2 泡沫金属材料的结构特点及性能17-18

1.2.3 泡沫金属材料的运用18-19

1.3 本论文探讨的内容及作用19-21

第2章 泡沫镍钼合金电极的制备工艺设计21-32

2.1 聚氨酯泡沫化学镀镍工艺探讨与设计21-28

2.1.1 前处理工艺21-24

2.1.2 化学镀工艺24-28

2.2 制备泡沫镍钼合金电极的电沉积工艺设计28-29

2.3 后处理工艺设计29

2.4 制备泡沫镍钼合金电极材料的工艺流程设计29-32

2.4.1 制备泡沫镍钼合金电极材料的工艺流程图29-30

2.4.2 工艺操作说明30-32

第3章 镀液中离子含量及材料性能的检测32-52

3.1 镀液中主要离子含量的测定32-44

3.1.1 次亚磷酸根含量的测定32-33

3.1.2 亚磷酸根含量的测定33-34

3.1.3 镍离子含量的测定34-39

3.1.4 钼离子含量的测定39-44

3.2 泡沫镍钼合金材料性能的测试44-52

3.2.1 镍钼合金材料物理性能的检测44-45

3.2.2 镍钼合金材料电化学性能的检测45-47

3.2.3 小型电解槽装槽测试47-52

第4章 小型电镀中试车间的设计52-57

4.1 设计目标52

4.2 设计依据52

4.3 设计原则52-53

4.4 车间主要设备选型与设计53-56

4.4.1 车间主要设备选型53-54

4.4.2 电镀挂具的设计54-55

4.4.3 电镀槽及其它辅助槽的设计55-56

4.5 小型电镀中试车间的组成与平面布置56-57

4.5.1 车间的平面布置原则56

4.5.2 车间布置说明及平面布置图56-57

第5章 小型电镀中试车间的调试及试生产57-62

5.1 中试车间调试57-58

5.2 产品性能检测58-62

5.2.1 电极材料面密度检测58

5.2.2 电极极化曲线测试58-59

5.2.3 电解槽装槽测试及浅析59-62

结论62-64