Развитием удельной поверхности электродов так как константа а в уравнении Тафеля уменьшается при развитии поверхности и при устранении окислов.

Повышением каталитической активности катодной поверхности. (нарисовать)

Современные методы включают :

1)плазменного напыления сплавов с алюминием с последующим его выщелачиванием.

2) созданием поверхностных скелетных катализаторов(ПСК)модифицированием поверхности например кадмием, легированием другими металлами или неметаллами, например никеля - серой (NiS_x), кобальтом, молибденом, вольфрамом, рением [6], введением в раствор соединений, восстанавливаемых в ходе электролиза на катоде, например молибдата, применением пористых электродов [7]. Перенапряжение (поляризация) выделения водорода падает при увеличении температуры.

! Приведенные здесь исследованияусовершенствуют процесс электролиза воды, направленное на его интенсификацию и снижению энергоемкости. Достигается это за счет следующих факторов:

1) разработкой новых принципов создания каталитически активных материалов катодов с высокой удельной поверхностью и низким перенапряжением выделения водорода и возможности проведения процесса при пониженной удельной плотности тока, а также решений по выбору анодных материалов с повышенным перенапряжением выделения кислорода, с тем, чтобы анодная реакция протекала бы при более положительном потенциале, чем реакция выделения кислорода;

2) повышением эффективности и упрощения процесса в бездиафрагменного электролизере с системой очистки водорода от кислорода в газовой смеси;

3) снижению омических потерь на базе новых конструкций электролизеров.

Методика исследований.

Наиболее перспективными для получения покрытий с низким перенапряжением выделения водорода оказались процессы осаждения никелевых сплавов, легированных рением, это потребовало необходимость изучения особенностей этого процесса с использованием диметиламин-борана в качестве восстановителя из раствора следующего состава, в Моль/л: NiSO₄∙7H₂O … 0,1; KReO₄ …0÷0,018; K₄P₂O₇ … 0,3; (CH₃)₂HN∙BH₃ ... 0,05 [6] (нарисовать).

Технология.

Для изучения особенностей этих процессов, покрытия из сплавов осаждали на медные и никелевые пластины размером 20х10 и 25х5 мм, а также на поверхности объемно-пористых электродах из углеродно-волокнистых материалов и пенометаллов.

Для исследования состава приповерхностных слоев покрытий использовалась методика послойного распыления (травления) ионами с энергией 5 кэВ и плотностью 60-70 мкА/см². Распыление осуществляли на площади не менее 1 см², анализ проводили на ее средней части размером 0,5-0,6 см², что исключало при анализе захват не распыленных участков.

Электролитом в электролитических ячейках для получения водорода применяли водные 25-29 %-ные растворы КОН или 16-18 %-ные растворы NaOH. Для приготовления электролита использовали высоко деминерализованную воду с электропроводностью от 10^-6 до 2∙10^-6 ом^-1∙ см^-1. Количество выделяющегося молекулярного водорода определяли волюмометрическим методом.(газовими кулонометрами).

Поляризационные исследования проводили на импульсном потенциостате типа П-50-1М. Результаты исследований легли в основу разработки электродных материалов с низким перенапряжением выделением водорода и создания реактора для электрохимического получения водорода с использованием трехмерных проточных пористых электродов с повышенной энергетической эффективностью. Для этого применили углеродные волокнистые материала (УВМ) и новые типы пенометаллов, выпускаемые промышленностью.

.

Известно, что легирование электродов из группы d-металлов молибденом и вольфрамом снижает перенапряжение реакции выделения водорода. Рений, как и вольфрам и молибден, относится к металлам с низким перенапряжением водорода, поэтому можно ожидать, что легирование сплава никель-бор рением может повлиять на соотношение скоростей реакций восстановления ионов водорода на электродной поверхности. Кроме того, легирование никелевого покрытия рением позволяет исключить влияние пассивации поверхности покрытий.

В качестве катодов в водородной электрохимической технологии был выбран сплав никель-рений-бор. В основе механизма реакций химико-каталитического восстановления металлов с участием диметиламин борана (ДМАБ), который в последнее время получил распространение, лежит каталитический эффект стадий окисления (гидролиза) молекул восстановителя с передачей электронов поверхности электрода, сдвигающих его потенциал до значений, достаточных для протекания реакций восстановления ионов металлов [6].

В этом случае потенциал электрода в щелочных растворах является компромиссным при протекании следующих реакций:

(CH₃)₂HN∙BH₃ + 3 H₂O + 1,5 Ni²⁺ → Ni⁰ + 1,5 H₂ + 3 H⁺ + H₃BO₃ + (CH₃)₂NH (1);

7 (CH₃)₂HN∙BH₃ + 12 H₂O + 3 ReO^4- → 3 Re⁰ + 10,5 H₂ + 3 OH^- + 7 H₃BO₃ + 7 (CH₃)₂NH (2).

Технология нанесения таких покрытий потребовала совершенствование условий повышения скорости их осаждения. Для этого использовали путем воздействия на нее импульсов низкочастотного переменного электромагнитного поля.

Были получены : Малый размер нанокристаллов в получаемых осадках, высокая развитость поверхности и неоднородность по составу сплавов играют важную роль в их каталитической активности, рекомбинации атомарного водорода и кинетики реакции выделения водорода (РВВ). (рисунок 3 )

Электрокаталитическая активность сплавов Ni-Re-B в отношении реакции РВВ в кислых и щелочных средах оценивалась по потенциодинамическим и стационарным кривым (рис.4).

Поиск по сайту: