一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法。

背景技术

氢气以其绿色低碳、高效、可储存和运输等优点，被视为最理想的能源载体。利用风电、光伏等可再生能源电解水制氢是未来氢气最重要的生产方式之一。目前，电解水制氢技术主要有碱性电解水制氢、固体聚合物电解水制氢和固体氧化物电解水制氢，由于碱性电解水制氢技术相对成熟、设备制造成本较低、单台设备规模较大，因此，是当前主要采用的电解水制氢技术。

碱性电解水制氢的关键部件为电解槽，电解槽通常由端板、极板、极网、隔膜、密封材料和紧固件组成，其中，极网是电解水产生氢气的重要部位。极板的材质主要为镍，为了提高氢气的产生效率，阴极网表面通常负载镍、铁、钼、钴等多元合金催化材料。在电解水制氢长期使用过程中，由于产气和电解液的冲刷等因素，阴极网表面的催化层会脱落，同时，部分杂质会在极网表面附着积累，造成极网催化面积下降，使得电解槽产氢效率下降、能耗升高。目前，通常对极网进行更换，旧极网没有得到有效的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，解决了旧极网没有得到有效处理的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将使用过的阴极网用纯水冲洗后，置于酸液中进行超声清洗；

2)将酸洗后的阴极网用纯水再次进行冲洗后，将阴极网浸于电镀液中，负载催化层；电镀液中含有Ni

其中，Ni

3)将重新负载催化层的阴极网进行煅烧；

4)将煅烧后的阴极网置于碱液中进行鼓泡清洗；

5)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水清洗干净，烘干后得到清洗再生的阴极网。

进一步，步骤1)中，用纯水冲洗至溶液pH为7-8。

进一步，步骤1)中，酸液采用柠檬酸或草酸，酸液的pH为1-3。

进一步，步骤1)中，超声功率密度0.3-0.5W/cm

进一步，步骤2)中，用纯水冲洗至溶液pH为6-7。

进一步，步骤2)中，电镀的参数为：电沉积电位为-1.0～-1.6V，电沉积时间为10～500s。

进一步，步骤3)中，煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为0.5-2h。

进一步，步骤5)中，碱液为氢氧化钾溶液，质量浓度为10％-30％。

进一步，步骤5)中，鼓泡强度曝气强度为(10-100)mL/cm

进一步，步骤5)中，用纯水冲洗中溶液pH为7-8；

采用热风烘干，烘干温度100-110℃，烘干时间1-2h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开了一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括：纯水冲洗、超声酸洗、催化剂电镀负载、高温煅烧、碱液鼓泡清洗、烘干等，通过超声酸洗过程有效去除了电极表面附着的结晶、结垢物质以及不稳定的催化剂层；通过电镀法使得阴极网表面重新负载催化层，使得阴极网的催化活性得到恢复和提高；通过碱液鼓泡清洗，洗掉了不稳定的催化层，减轻了阴极网实际使用过程中催化层的脱落问题。采用此发明清洗再生的阴极网，析氢过电位明显低于旧阴极网，能够提高电解水制氢过程中的产氢效率。

进一步，酸洗过程采用柠檬酸或草酸溶液，具有金属阳离子螯合作用，对阳离子的清洗效果会更好些。

进一步，催化剂电镀负载采用了硫酸镍、硫酸铁和硫酸钴溶液，催化剂电镀负载后用碱液鼓泡清洗去除了不稳定的催化剂负载层。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

使用过的阴极网表面会挂一些碱液，因此用水冲洗时，会显碱性；冲洗至中性，说明阴极网表面的碱性成分基本被冲洗干净。

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.3W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到6；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于500℃的高温炉中煅烧2h；

6)将煅烧后的阴极网置于质量浓度为30％的氢氧化钾溶液中进行清洗，鼓泡强度10mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在105℃条件下烘干2h。

实施例2

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到8；

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.3W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到8；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于500℃的高温炉中煅烧2h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾溶液中进行清洗，鼓泡强度10mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在105℃条件下烘干2h。

实施例3

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

2)将阴极网置于pH＝1的草酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.3W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于500℃的高温炉中煅烧2h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾碱液中进行清洗，鼓泡强度10mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在105℃条件下烘干2h。

实施例4

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.5W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于600℃的高温炉中煅烧0.5h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾碱液中进行清洗，鼓泡强度100mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在110℃条件下烘干2h。

实施例5

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.5W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于600℃的高温炉中煅烧0.5h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾碱液中进行清洗，鼓泡强度100mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在110℃条件下烘干2h。

实施例6

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.4W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于500℃的高温炉中煅烧2h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾碱液中进行清洗，鼓泡强度30mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在105℃条件下烘干2h。

实施例7

一种碱性电解制氢阴极网的清洗再生方法，包括以下步骤：

1)将阴极网用纯水进行充冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

2)将阴极网置于pH＝1的柠檬酸溶液中进行超声清洗，超声功率密度0.4W/cm

3)将酸洗后的阴极网用纯水进行冲洗，冲洗至溶液pH达到7；

4)采用NiSO

5)将重新负载催化层的阴极板置于550℃的高温炉中煅烧2h；

6)将煅烧后的阴极网置于30％的氢氧化钾碱液中进行清洗，鼓泡强度30mL/cm

7)将碱液鼓泡清洗后的阴极网用纯水冲洗，冲洗至溶液pH为7；

8)将阴极网在105℃条件下烘干2h。

截取2cm×2cm阴极网置于质量浓度30％的KOH溶液中，以2cm×2cm的铂网作为对电极，饱和甘汞作为参比电极，测量阴极网的析氢过电位，并与未再生的阴极网进行对比，结果如下：

实施例1-7说明采用本发明的方法清洗再生的阴极网，析氢过电位明显低于旧阴极网，能够提高电解水制氢过程中的产氢效率。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。