【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解制氢，特别是涉及一种催化电极及其制备方法。
技术介绍
1、碱性电解槽是实现大规模氢气生产的重要设备。碱性电解槽的电极性能对电流密度和电解效率有重要影响。催化电极能够作为电化学反应的催化剂，促进电子在固相催化层中传输，也起到传输电解液中的离子和电解产生的气体的作用。然而，传统的单层多孔催化电极由不规则和横向微孔组成，在析氢反应过程中，对于底部的催化层一方面电解液无法快速渗透进入，另一方面随着氢气不断产生，没有开放的孔道使氢气快速排出，使得多孔结构被氢气填充，多孔结构失效，增大了欧姆电阻，不利于碱性电解槽运行效率的提高。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种催化电极及其制备方法，以解决传统的催化电极不能兼顾电子导电性、离子传输和气泡排出效率的问题。
2、本专利技术的其中一个目的是提供一种催化电极，方案如下：
3、一种催化电极，包括电极基体以及多孔催化层，所述多孔催化层包括第一子层和第二子层，所述第一子层设置在所述电极基体上，所述第二子层设置在所述第一子层远离所述电极基体的一侧，所述第二子层的孔径大于所述第一子层的孔径，所述第二子层的孔隙率大于所述第一子层的孔隙率。
4、在其中一个实施例中，所述第一子层的厚度为30μm~50μm，所述第二子层的厚度为30μm~50μm。
5、在其中一个实施例中，所述第一子层的孔隙率为5%~20%，所述第二子层的孔隙率为15%~30%。
6、在其中一个实施例中，所述电极基体的
7、在其中一个实施例中，所述第一子层和/或所述第二子层的材料包括镍钼合金。
8、本专利技术的另一个目的是提供一种催化电极的制备方法，方案如下：
9、一种催化电极的制备方法，包括以下步骤：
10、提供电极基体；
11、在所述电极基体上形成多孔催化层，所述多孔催化层包括第一子层和第二子层，所述第一子层设置在所述电极基体上，所述第二子层设置在所述第一子层远离所述电极基体的一侧，所述第二子层的孔径大于所述第一子层的孔径，所述第二子层的孔隙率大于所述第一子层的孔隙率。
12、在其中一个实施例中，形成所述多孔催化层的步骤包括：
13、将第一原料颗粒和第一造孔颗粒混合得到第一混合料，所述第一造孔颗粒的粒径为15μm~70μm；
14、将第二原料颗粒和第二造孔颗粒混合得到第二混合料，所述第二造孔颗粒的粒径为15μm~90μm，所述第二造孔颗粒的粒径大于所述第一造孔颗粒的粒径；
15、将所述第一混合料涂布于所述电极基体上，形成第一料层；
16、将所述第二混合料涂布于所述第一料层上，形成第二料层；
17、去除所述第一造孔颗粒和所述第二造孔颗粒，使所述第一料层形成所述第一子层，使所述第二料层形成所述第二子层。
18、在其中一个实施例中，所述第一造孔颗粒的材料包括铝，去除所述第一造孔颗粒的步骤包括第一碱洗处理。
19、在其中一个实施例中，所述第二造孔颗粒的材料包括铝，去除所述第二造孔颗粒的步骤包括第二碱洗处理。
20、在其中一个实施例中，所述第一原料颗粒包括第一镍粉和第一钼粉，所述第一镍粉、所述第一钼粉和所述第一造孔颗粒的质量比为70~80∶2~6∶20~30。
21、在其中一个实施例中，所述第二原料颗粒包括第二镍粉和第二钼粉，所述第二镍粉、所述第二钼粉和所述第二造孔颗粒的质量比为60~70∶2~6∶30~40。
22、在其中一个实施例中，形成所述第一料层和/或第二料层的工艺为等离子喷涂工艺。
23、与传统方案相比，上述催化电极及其制备方法具有以下有益效果：
24、上述催化电极及其制备方法在电极基体上设置多层结构的多孔催化层，多孔催化层包括第一子层和第二子层。其中，第二子层的孔径和孔隙率大于第一子层孔径和孔隙率，位于内层的第一子层具有较小的孔径和孔隙率，相对致密的第一子层有利于促进电子在固相催化层中传输，而位于外层的第二子层的孔径和孔隙率较大，较大的孔径和孔隙率能够提高电解液中的离子传输和气泡排出效率。第一子层中产生的氢气可以从第二子层大孔道中快速排除，电解液也能从第二子层的大孔道快速补充到第一子层的小孔道中，从而，上述催化电极能够较好地兼顾电子导电性、离子传输和气泡排出效率，减小欧姆损失，提高电压效率。
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1.一种催化电极，其特征在于，包括电极基体以及多孔催化层，所述多孔催化层包括第一子层和第二子层，所述第一子层设置在所述电极基体上，所述第二子层设置在所述第一子层远离所述电极基体的一侧，所述第二子层的孔径大于所述第一子层的孔径，所述第二子层的孔隙率大于所述第一子层的孔隙率。
2.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第一子层的厚度为30μm ~50μm。
3.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第二子层的厚度为30μm ~50μm。
4.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第一子层的孔隙率为5%~20%；和/或，所述第二子层的孔隙率为15%~30%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的催化电极，其特征在于，所述催化电极符合以下特征（1）~（2）中的至少一项：
6.一种催化电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，形成所述多孔催化层的步骤包括：
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一造孔颗粒的材料包括铝，去除所述第一造孔
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一原料颗粒包括第一镍粉和第一钼粉，所述第一镍粉、所述第一钼粉和所述第一造孔颗粒的质量比为70~80∶2~6∶20~30；和/或
10.如权利要求7~9中任一项所述的制备方法，其特征在于，形成所述第一料层和/或所述第二料层的工艺为等离子喷涂工艺。
...【技术特征摘要】
1.一种催化电极，其特征在于，包括电极基体以及多孔催化层，所述多孔催化层包括第一子层和第二子层，所述第一子层设置在所述电极基体上，所述第二子层设置在所述第一子层远离所述电极基体的一侧，所述第二子层的孔径大于所述第一子层的孔径，所述第二子层的孔隙率大于所述第一子层的孔隙率。
2.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第一子层的厚度为30μm ~50μm。
3.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第二子层的厚度为30μm ~50μm。
4.如权利要求1所述的催化电极，其特征在于，所述第一子层的孔隙率为5%~20%；和/或，所述第二子层的孔隙率为15%~30%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的催化电极，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆文雅，李丹，卞铁铮，朱瑶瑶，
申请(专利权)人：江苏天合元氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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