泡沫镍基体负载金镍电极的催化性能
H2O2阴极电催化剂与电极结构的优劣直接关系到电池的性能. 目前研究的电还原H2O2催化剂主要是贵金属类,如Pt、Pd、Ir、Ag和Au等及其合金. 贵金属催化剂的优点是催化活性高,稳定性好,缺点是会把H2O2催化分解为氧和H2O. 电极构造主要是以碳纤维或泡沫金属作为电极骨架. 如Bessette等采用植绒技术,将0.5 mm长的碳纤维用导碳环氧树脂胶垂直地植在碳纸或钛箔上作为基体,然后再电化学沉积Pd-Ir作为催化剂,获得具有较大体积表面积和良好液体传质性能的H2O2阴极. 这种电极可降低H2O2的使用浓度,减少H2O2的分解,H2O2利用率达约85%. 孙公权等利用电化学沉积法将Ag负载在泡沫镍上,制备了泡沫镍负载的Ag电极,发现其电还原H2O2的催化性能显著高于Ag网电极,H2O2利用效率约70%. Gu等利用电化学沉积法和溅射法制备了高比表面大孔隙率碳布负载的纳米Au电极.根据性能测试并结合Pourbaix图分析发现,纳米Au电极在酸性电解液中对H2O2直接电还原有着较高的催化活性,同时对H2O2分解反应又表现出较低的催化性能,即纳米Au在活性和选择性之间存在较好的平衡关系.
哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院陈书礼等人以泡沫镍为基体,AuCl3为沉积液,应用快速自沉积法制备了泡沫镍负载的纳米Au/Ni电极.电化学方法测定AuCl3溶液的浓度和沉积时间对Au粒子的尺寸和分布以及以该电极作为Al-H2O2半燃料电池阴极对H2O2性能的影响.实验表明,泡沫镍经2mmol·L-1AuCl3溶液浸渍60s后,其表面完全被粒径小于100nm的Au粒子覆盖;以其为阴极的Al-H2O2半燃料电池,在0.4mol·L-1H2O2溶液中峰值功率达135mW·cm-2.