本發(fā)明涉及一種利用一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法及脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,具體而言,涉及一種利用在發(fā)泡鎳基板中進(jìn)行陰極電沉積的方式的一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法及脫鹽聯(lián)合催化電極裝置。
背景技術(shù):
1、海水作為解決因氣候危機(jī)導(dǎo)致的全球性水資源短缺現(xiàn)象的淡水供應(yīng)源而備受關(guān)注。尤其,電脫鹽具有將電能直接應(yīng)用于海水淡化的特征,因此,在與可再生能源聯(lián)動等非傳統(tǒng)且分散化的淡水供應(yīng)市場中具有技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。
2、更何況,海水中以碳酸氫根離子形態(tài)含有的碳約為相同體積大氣的140?倍,因此電脫鹽工藝可以通過濃縮碳酸氫根離子而具有捕獲碳的效果,并且作為碳的負(fù)排放(negative?emission)技術(shù),可以有助于海水淡化市場中的碳中和。
3、然而,由于在電脫鹽水電解中被頻繁使用的催化劑僅限于鉑、銥、釕等貴金屬,因此在工藝規(guī)模擴(kuò)張性和市場經(jīng)濟(jì)性方面存在局限。因此,本研究旨在開發(fā)以鎳、錳等過渡金屬為材料的、能夠代替貴金屬催化劑的催化電極,從而實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的電脫鹽裝置。
4、(韓國公開專利)第10-2022-0136038號
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題
2、為了解決如上所述的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置。
3、此外,本發(fā)明的目的在于提供一種利用一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法。
4、技術(shù)方案
5、為了實(shí)現(xiàn)所述目的,本發(fā)明提供一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,
6、作為由陽極室/雙極膜(bpm)/[陰離子交換膜(aem)/陽離子交換膜(cem)]n/雙極膜(bpm)/陰極室構(gòu)成的電解槽,
7、在所述陽極室中包含ni/3d過渡金屬復(fù)合催化電極,電極的3d過渡金屬分?jǐn)?shù)為0.3以下,
8、以所述n為1至5的自然數(shù)來交替地設(shè)置aem和cem,
9、所述電解槽在j=10ma/cm-2下,50%脫鹽時(shí)間(τ1/2)為2.2至6.4小時(shí),比能耗(sec)為1.79至7.03kwhm-3。
10、為了實(shí)現(xiàn)所述另一目的,本發(fā)明提供一種利用一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法,包括如下步驟:
11、將包含ni的水合物及3d過渡金屬的水合物以1:3至3:1的比例形成混合溶液;
12、將ni基板浸漬于所述溶液之后,進(jìn)行10秒至180秒的陰極偏置電沉積;以及
13、對所述沉積的ni/3d過渡金屬雙重水合物復(fù)合催化電極進(jìn)行陽極氧化,并進(jìn)行洗滌及干燥。
14、技術(shù)效果
15、本發(fā)明的催化電極的制備方法通過導(dǎo)入低成本且高效率電極,能夠減少水電解及電脫鹽工藝的成本,并且能夠在堿性電解質(zhì)條件下制備具有高電效率的電極。此外,利用根據(jù)本發(fā)明的制備方法的復(fù)合電極催化劑的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,可以通過與海水溶解碳捕獲工藝聯(lián)動而實(shí)現(xiàn)碳的負(fù)排放(negative?emission)。
1.一種脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,作為由陽極室/雙極膜/[陰離子交換膜/陽離子交換膜]n/雙極膜/陰極室構(gòu)成的電解槽,其特征在于,
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,其特征在于,
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽聯(lián)合催化電極裝置,其特征在于,
4.一種利用一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法,其特征在于,包括如下步驟:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用一步電沉積法制備鎳基過渡金屬復(fù)合催化電極的方法,其特征在于,