工业级镍网和镍泡沫通过作为高导电的三维框架，在析氢反应（HER）应用中提供了独特的工艺优势。这些基底经过专门设计，通过增加活性材料的负载量和优化气体管理来解决平面电极的物理限制。
镍基底的开孔结构起着双重作用：它最大限度地提高了高效反应所需的导电性，同时降低了气泡积聚引起的传质阻力。
优化传质和动力学
三维开孔结构的威力
与平面基底不同，工业级镍网和镍泡沫具有三维开孔结构。这种设计创造了一个延伸到第三维的高导电框架，而不是仅仅依靠表面接触。
提高活性材料负载量
这些材料的多孔性显著增加了活性催化剂的负载能力。这使得在电极结构中能够支撑更多活性材料，从而提高整体反应潜力。
促进电解质渗透
开放的结构允许电解质快速而深入地渗透。这确保了位于基底基质深处的活性位点保持可及和化学活性，而不是被隔离。
管理气体析出和稳定性
氢气泡的快速脱离
在析氢反应（HER）过程中，气泡会附着在电极表面，堵塞活性位点并阻碍反应。镍泡沫的结构有利于这些氢气泡的快速脱离。
降低传质阻力
通过确保气泡快速逸出和电解质易于进入，这些基底有效地降低了传质阻力。维持这种流动对于保持高效的反应动力学至关重要。
高电流密度下的稳定性
工业环境要求坚固耐用。这些镍材料表现出优异的机械性能和长期的化学稳定性，即使在高电流密度条件下也能保持其结构完整性。
理解权衡
工艺复杂性与性能
虽然三维结构提供了优越的负载和气体管理能力，但它也增加了涂层均匀性的复杂性。确保活性材料均匀地沉积在整个多孔网络中至关重要；沉积不良可能导致体积利用不足。
应用需求
工业级镍的坚固机械性能和高导电性是为苛刻环境设计的。对于低电流或非密集型应用，这些基底的先进功能可能超出必要的性能要求。
为您的目标做出正确选择
在为自支撑析氢电极选择基底时，请考虑您的具体操作目标：
- 如果您的主要关注点是最大化反应效率：利用镍泡沫的开孔结构来最小化传质阻力并确保快速的电解质渗透。
- 如果您的主要关注点是工业寿命：优先考虑工业级镍的机械和化学稳定性，以承受高电流密度随时间的压力。
通过将基底的结构优势与您的工艺需求相结合，您可以确保一个稳定且高效的制氢系统。
总结表：
| 特性 | 对析氢（HER）工艺的优势 | 性能影响 |
|---|---|---|
| 三维开孔结构 | 增加活性材料负载面积 | 更高的反应潜力和电流密度 |
| 高导电性 | 促进快速电子转移 | 更低的过电位和改进的动力学 |
| 气体管理 | 促进氢气泡快速脱离 | 降低传质阻力 |
| 机械稳定性 | 抵抗高电流下的降解 | 延长电极寿命和耐用性 |
| 电解质通量 | 确保深入基质的渗透 | 最大化内部活性位点的利用率 |
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参考文献
- Wenfang Zhai, Yongquan Qu. Recent progress on the long‐term stability of hydrogen evolution reaction electrocatalysts. DOI: 10.1002/inf2.12357
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
