電解水制氫將成為未來綠色制氫工業(yè)的核心技術(shù)。新型陽極材料以有效降低陰極過電位,對(duì)降低電解水能耗和設(shè)備成本、提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和安全性,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,氫能具有環(huán)保、可儲(chǔ)存、可再生等優(yōu)點(diǎn),受到了世界各國廣泛的重視。

電解水制氫是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、廉價(jià)地生產(chǎn)氫的重要途徑,但由于析氫過電位的存在使電解槽壓增大,能耗增加。為了降低析氫過電位以減少能耗,開發(fā)廉價(jià)且具有高析氫催化活性的電極材料。采用電沉積法制備了具有高催化析氫活性的電極材料,并對(duì)合金電極的電沉積機(jī)理、在30%KOH溶液中的析氫電催化性能進(jìn)行了研究，采用SEM、EDS對(duì)電極進(jìn)行了表征。

應(yīng)用電化學(xué)方法研究了Ni-Fe-W合金的電沉積機(jī)理,并對(duì)Ni-Fe-W合金鍍層的微觀形貌和組成成分進(jìn)行了表征。循環(huán)伏安測(cè)試表明，Ni-Fe-W合金電沉積是不可逆電極過程，且WO42-濃度的變化不改變電沉積機(jī)理；計(jì)時(shí)電流法研究表明，Ni-Fe-W合金在銅電極上的電結(jié)晶過程符合三維瞬時(shí)成核的生長機(jī)理;SEM和EDS結(jié)果表明，Ni-Fe-W合金鍍層由納米級(jí)的小顆粒組成,合金的表觀原子組成為Ni58.76%，F(xiàn)e32.7%，W8.52%。

采用電沉積法制備了Ni-Fe-W合金電極。采用正交試驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了鍍液中鎢酸鈉濃度、硼酸濃度、檸檬酸鈉濃度、電流密度、電沉積溫度等工藝參數(shù)對(duì)電極的催化析氫活性的影響，確定了最佳的電沉積工藝參數(shù)。在最佳工藝參數(shù)條件下，制備了Ni-Fe-W合金電極，其SEM觀察表明，電極表面粗糙，由許多納米級(jí)顆粒組成；EDS元素分析得合金的表觀原子組成為Ni63.79Fe34.35W1.86,其中元素鎢的原子百分比約為1.86%。

電化學(xué)測(cè)試方法研究了Ni-Fe-W合金電極的析氫電催化性能,結(jié)果表明Ni-Fe-W合金電極的催化析氫活性比Ni-Fe合金、Ni-W合金、Ni電極都高；相同條件下，Ni-Fe-W合金電極的過電位η100(i=100mA?cm-2)為0.074V,與Ni電極相比降低了0.377V。 采用赫爾槽實(shí)驗(yàn)對(duì)元素進(jìn)行了篩選,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ni、Fe、Co、W四種元素組成的合金具有較好的析氫催化性能。并結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)以及單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)電沉積Fe-Co-Ni-W合金電極的制備工藝進(jìn)行了研究，確定了制備高析氫活性Fe-Co-Ni-W合金電極的最佳工藝參數(shù)。在最佳工藝參數(shù)條件下，制備了Fe-Co-Ni-W合金電極,其SEM觀察表明，由許多納米級(jí)顆粒組成;EDS元素分析得合金的表觀原子組成Fe67.27Co25.74Ni4.03W2.96,其中元素鎢的原子百分比約為2.96%，Co的原子百分比約為25.74%。Fe-Co-Ni-W合金電極的析氫電催化性能研究結(jié)果表明，F(xiàn)e-Co-Ni-W合金電極的過電位η100為0.059V ，η200(i=200mA?cm-2)為0.105V ，交換電流密度i0為2.61×10-2A?cm-2，析氫表觀活化能為26.83kJ?mol-1，具有較高的析氫催化活性。