本申請涉及電解水制氫，尤其涉及一種析氧電極及其制備方法、電解裝置及其電極。
背景技術(shù)：
1、氫能能源的開發(fā)和利用作為能源技術(shù)革命的重要發(fā)展方向，其潛力和重要性愈發(fā)受到全球的普遍認(rèn)可，被視為21世紀(jì)最具前景的清潔能源之一。在現(xiàn)有的諸多制氫技術(shù)手段中，低溫水電解槽技術(shù)是氫能制備方式中最綠色友好的手段，且能與可再生間歇性電源(如風(fēng)能和太陽能)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而實現(xiàn)能源的儲備。電解水制氫技術(shù)中，具有較高電流密度和能量轉(zhuǎn)換效率的堿性電解水技術(shù)倍受青睞，但其發(fā)展受到析氧電極活性差、穩(wěn)定性弱的制約。與兩電子析氫反應(yīng)相比，四電子析氧反應(yīng)的動力學(xué)緩慢，對析氧催化劑的本征活性提出了更高要求。
2、現(xiàn)有的含硫化物的析氧電極材料的制備方法有電沉積、高溫硫化以及水熱法，該制備方法存在或產(chǎn)品的均勻性較差，從而導(dǎo)致材料的催化活性及穩(wěn)定性較差，或制備過程中有毒氣體產(chǎn)生，或者制備過程耗時較久的缺點。而且，上述方法制備得到的析氧電極的中的材料催化活性較低、電解能耗較高，表現(xiàn)出較高的過電位。
3、基于此，現(xiàn)有技術(shù)中的析氧電極材料存在制備工藝繁瑣、或催化活性較低，從而導(dǎo)致電解能耗較高的技術(shù)問題，需要提供一種析氧電極材料及其制備方法，以改善上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種析氧電極材料及其制備方法、電解裝置及其電極，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的析氧電極材料存在制備工藝繁瑣、或催化活性較低，從而導(dǎo)致電解能耗較高的技術(shù)問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種析氧電極材料，該析氧電極材料包括以泡沫鎳為基底的金屬鎳、金屬鐵、金屬鈷、金屬鉻及硫元素的復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)式為nifecocrs/nf，其中，金屬鎳、金屬鐵、金屬鈷及金屬鉻與硫元素的質(zhì)量比為(0.05～0.5):(0.01～0.4):(0.05～0.5):(0.01～0.4):1。
3、進(jìn)一步地，析氧電極材料的形態(tài)為顆粒狀，其粒徑尺寸d50為50～100nm。
4、進(jìn)一步地，析氧電極材料為高熵材料；優(yōu)選金屬鎳、金屬鐵、金屬鈷及金屬鉻與硫元素的質(zhì)量比為(0.05～0.4):(0.03～0.3):(0.05～0.4):(0.03～0.3):1。
5、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種析氧電極材料的制備方法，該制備方法包括：取預(yù)處理后的泡沫鎳于含硫氰化鉀、鐵鹽、鈷鹽、鉻鹽及鎳鹽的混合物中進(jìn)行分散后焙燒，得到析氧電極材料。
6、進(jìn)一步地，按重量百分比計，硫氰化鉀、鐵鹽、鈷鹽、鉻鹽與鎳鹽的重量比為1:(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)。
7、進(jìn)一步地，按重量百分比計，硫氰化鉀、鐵鹽、鈷鹽、鉻鹽與鎳鹽的重量比為1:(0.1～0.5):(0.1～0.5):(0.1～0.5):(0.1～0.5)。
8、進(jìn)一步地，鐵鹽選自氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵中的一種或多種。
9、進(jìn)一步地，鈷鹽選自硝酸鈷、氯化鈷或硫酸鈷中的一種或多種。
10、進(jìn)一步地，鉻鹽選自硫酸鉻、氯化鉻或硝酸鉻中的一種或多種。
11、進(jìn)一步地，鎳鹽選自氯化鎳、硝酸鎳或硫酸鎳中的一種或多種。
12、進(jìn)一步地，預(yù)處理后的泡沫鎳包括：取泡沫鎳依次于丙酮、乙醇、超純水中洗滌，得到預(yù)處理后的泡沫鎳。
13、進(jìn)一步地，混合物置于瓷舟中進(jìn)行焙燒處理。
14、進(jìn)一步地，混合物在攪拌儀中進(jìn)行分散處理，分散處理的攪拌轉(zhuǎn)速為20～100rpm，處理時間為1～3h。
15、進(jìn)一步地，焙燒在馬弗爐中進(jìn)行，焙燒溫度為200～500℃，焙燒時間為1～5h。
16、進(jìn)一步地，焙燒溫度為250～400℃
17、進(jìn)一步地，鎳鹽為硝酸鎳。
18、進(jìn)一步地，鐵鹽為硝酸鐵。
19、進(jìn)一步地，鈷鹽為硝酸鈷；優(yōu)選鉻鹽為硝酸鉻。
20、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電解裝置電極，該電解裝置電極包括上述析氧電極材料，或者由上述析氧電極材料的制備方法得到的析氧電極材料。
21、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電解裝置，該電解裝置包括上述電解裝置電極。
22、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，采用熔鹽法一步制備析氧電極材料，該電極活性材料在高溫液態(tài)熔鹽環(huán)境中，具有較高的離子遷移速率，進(jìn)一步促進(jìn)析氧電極材料的傳質(zhì)和成核，可以進(jìn)一步促進(jìn)電子傳輸，增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度，從而提高電催化劑的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。而且該制備方法工序簡單、流程簡單、降低制備成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)，具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。
1.一種析氧電極材料，其特征在于，所述析氧電極材料包括以泡沫鎳為基底的金屬鎳、金屬鐵、金屬鈷、金屬鉻及硫元素的復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)式為nifecocrs/nf，其中，所述金屬鎳、所述金屬鐵、所述金屬鈷及所述金屬鉻與所述硫元素的質(zhì)量比為(0.05～0.5):(0.01～0.4):(0.05～0.5):(0.01～0.4):1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的析氧電極材料，其特征在于，所述析氧電極材料的形態(tài)為顆粒狀，其粒徑尺寸d50為50～100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的析氧電極材料，其特征在于，所述析氧電極材料為高熵材料；和/或
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，按重量百分比計，所述硫氰化鉀、所述鐵鹽、所述鈷鹽、所述鉻鹽與所述鎳鹽的重量比為1:(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1):(0.1～1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，按重量百分比計，所述硫氰化鉀、所述鐵鹽、所述鈷鹽、所述鉻鹽與所述鎳鹽的重量比為1:(0.1～0.5):(0.1～0.5):(0.1～0.5):(0.1～0.5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鐵鹽選自氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽選自硝酸鈷、氯化鈷或硫酸鈷中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鉻鹽選自硫酸鉻、氯化鉻或硝酸鉻中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽選自氯化鎳、硝酸鎳或硫酸鎳中的一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理后的泡沫鎳包括：取泡沫鎳依次于丙酮、乙醇、超純水中洗滌，得到所述預(yù)處理后的泡沫鎳。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至11中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述混合物置于瓷舟中進(jìn)行所述焙燒處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求4至12中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于所述混合物在攪拌儀中進(jìn)行所述分散處理，所述分散處理的攪拌轉(zhuǎn)速為20～100rpm，處理時間為1～3h。
14.根據(jù)權(quán)利要求4至13中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述焙燒在馬弗爐中進(jìn)行，所述焙燒溫度為200～500℃，焙燒時間為1～5h。
15.根據(jù)權(quán)利要求4至14中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述焙燒溫度為250～400℃。
16.根據(jù)權(quán)利要求4至15中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽為硝酸鎳。
17.根據(jù)權(quán)利要求4至16中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鐵鹽為硝酸鐵。
18.根據(jù)權(quán)利要求4至17中任一項所述的析氧電極材料的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽為硝酸鈷；和/或
19.一種電解裝置電極，其特征在于，所述電解裝置電極包括權(quán)利要求1至3中任一項所述的析氧電極材料，或者由權(quán)利要求4至18中任一項所述的析氧電極材料的制備方法得到的析氧電極材料。
20.一種電解裝置，其特征在于，所述電解裝置包括權(quán)利要求19所述的電解裝置電極。