21世紀能源問題是一個急需解決的難題，越來越多的人嘗試利用新能源來彌補空缺。氫能源因其清潔、高效等特點在近些年發(fā)展迅速。制造氫能源的方法多數(shù)來源于電解水，電解材料的性能極大程度上影響了電解水的能力，因此電催化材料的研究和改進具有十分現(xiàn)實的意義。

在泡沫電極還未發(fā)展之前，人們大多都是用普通金屬作為電極進行析氫，而Pt是公認的析氫效果最好的金屬，但是由于其昂貴的價格，并未能廣泛運用于電解水工藝，而其次較為突出的是鎳，高鵬等人研究了堿性環(huán)境中鎳電極的析氫機理，得出了較為清晰的反應(yīng)歷程。

常規(guī)金屬之后，多孔金屬因其表面積大等一系列優(yōu)越性能被大量運用到析氫工藝中。而泡沫金屬則是進一步發(fā)展了多孔金屬的物理優(yōu)越性，并且因其易負載其他金屬這一突出特點，被逐漸運用到電解水中。鑒于鎳元素價格合理，并且析氫能力較好，其析氫能力相對于普通鎳提高了很多，并且因為鎳元素的延伸性較好，負載能力較強，而且制成的電極材料性能穩(wěn)定，逐漸形成了泡沫鎳基電極的體系。

泡沫鎳負載一元物質(zhì)作為析氫電極

圖1 Pt/NF電極SEM圖

圖2 Ni-Mo合金電極50倍SEM圖

通過浸漬沉積法制備的Pt/NF電極的SEM圖如圖1所示，與一般材料不同，Pt納米粒子沒有負載在孔的內(nèi)部而是均勻地負載在NF電極的表面，可以看出Pt納米粒子的直徑大約200～500 nm。電極的表面相較之下更加粗糙，增大了其比表面積，便有利于提高電極的析氫催化活性。泡沫鎳負載Mo的合金電極如圖2所示，表面存在大量裂紋，電鍍Ni-Mo合金時產(chǎn)生大量的氫氣導致這些裂紋的產(chǎn)生。而在長時間電解過程中，由于氫氣劇烈析出，這些裂紋容易導致鍍層脫落，從而使電極活性降低。由于Ni-Mo合金鍍層的納米晶結(jié)構(gòu)，且表面存在大量的小突起，Ni-Mo合金才具有較高的真實表面積。采用電沉積法制備的Fe/NF電極也可以顯著提高電極的析氫催化活性，大量的Fe納米粒子沉積在光滑的泡沫鎳電極表面，可以使電極的表面更加粗糙，有效增大比表面積，從而提高了電極的析氫催化活性。泡沫鎳表面沉積銅膜，泡沫鎳表面沉積金屬銅不僅沒有促進催化析氫作用，相反抑制了泡沫鎳的析氫性能。吳梅等人制備的Ni-WC/Ni電極析氫電極的極化電流比泡沫Ni電極平均大50 mA/cm2以上。

泡沫鎳負載二元物質(zhì)作為析氫電極

泡沫鎳負載Ni-Mo制備復合電極，大量的Ni-Mo小顆粒突起存在于復合電極的金屬大顆粒上，這些小突起大幅增加了復合電極的比表面積。與Ni-Mo合金電極比較，在電流密度200 mA/cm2時，復合電極析氫過電位比Ni-Mo合金低50 mV左右，說明具有活性表層的復合電極活性比相應(yīng)的合金高。通過電沉積方法制備泡沫鎳負載Cu-Co電極，與單金屬層電極相比，獲得的NF/Cu0.01/Co0.05表面復合層電極表現(xiàn)出更好的析氫活性和穩(wěn)定性，其獲得的粗糙表面以及鈷外層和銅內(nèi)層之間的協(xié)同作用下，其產(chǎn)生的析氫電流是泡沫鎳的2.82倍，就有較高的使用價值。運用電沉積法+浸漬沉積法制備復合材料Pt-Fe/NF電極，Pt-Fe/NF電極表面在Fe/NF和Pt/NF電極表面基礎(chǔ)上納米粒子更加緊密，該電極相對于Fe/NF和Pt/NF電極具有更大的比表面積，提高了復合催化劑的析氫性能。然而，Pt-Fe/NF電極在酸性溶液中穩(wěn)定性不好。

泡沫鎳負載三元物質(zhì)作為析氫電極

在Ni-Mo-Fe合金中加入了稀土元素La后，新鍍層表面的顆粒較之前的鍍層相比更細致和平整光滑，致密性有了提高，從而降低了表面能，使得金屬離子更好地吸附在基體表面，對于合金的成核而言得到很好的催化中心，提高了形核率并且細化了晶粒，提高了新鍍層的真實表面積。稀土元素La的加入增大了鍍層的真實表面積，引入稀土元素La明顯提高了電極的析氫能力。

總結(jié)

近年來泡沫鎳基電極發(fā)展十分迅速，本文對制備成熟并且大量使用的泡沫鎳基材料進行總結(jié)，分析不同的負載物對析氫能力的影響。隨著負載物的增加，相互作用越發(fā)復雜，多元負載物對鎳基的性能有大大的促進作用，在今后的研究中可以多進行元素之間的結(jié)構(gòu)探究，將非金屬元素，過度元素等相互有促進作用的負載到鎳基上，進一步提高其析氫能力。