等离子喷涂多孔镍网为何能提升工业制氢效率?

在全球对清洁能源的需求日益增长的背景下，氢气作为一种理想的清洁能源备受关注。电解水制氢技术是目前工业化制氢的关键手段，而在电解水制氢过程中，电极的性能对制氢效率有着根本性的影响。其中，镍网电极的性能提升成为了行业研究的热点，等离子喷涂多孔镍网技术在这一领域展现出了独特的优势。

电解水制氢的原理

电解水制氢本质上是指在碱性电解液环境中，水在电流的作用下发生电离并重新组合的过程。在实际的工业制氢操作中，通过向电解槽施加外部直流电源，在合适的电解液浓度（通常为氢氧化钾或氢氧化钠溶液）、温度和压力等条件下，促使上述电极反应持续进行，从而实现大规模的水分解制取氢气的过程。

并且，为了提高制氢效率，工业上还会对电解槽的结构设计、电极材料的选择以及电解工艺参数（如电流密度、电解液流速等）进行优化。例如，采用具有高催化活性的电极材料（如经过特殊处理的镍网电极等）能够降低反应的活化能，加快电极反应速率；合理的电解液流速有助于带走反应产生的气体和热量，维持电解槽内的稳定环境，进而提高整个制氢过程的效率。

等离子喷涂多孔镍网如何提升制氢效率？

1.增加吸附表面积

在传统制氢中，镍网作为析氢阴极起关键作用。为了提高其性能，先在镍网表面喷涂镍铝合金，然后用浓氢氧化钠溶液处理。铝与氢氧化钠反应溶解，留下大量微孔。这种微观的立体多孔结构极大地增加了镍网的吸附表面积。根据电化学原理，更大的吸附表面积为反应提供了更多的活性位点，在电解水的过程中，能够使更多的水分子吸附在电极表面，从而加快反应速率。

2.促进氧气逸散

在碱性电解水制氢中，阳极产生的氧气如果不能及时逸散，会在电极表面形成一层阻隔层，抑制后续电解反应的进行。等离子喷涂多孔镍网形成的电极表面涂层结构中，其充满微孔的特点有利于电解过程中生成的氧气的释放和逸散。这避免了氧气在电极表面聚集，提高了整个电解过程的效率。

3.良好的结合强度与稳定性

与常规技术在镍网表面覆盖金属层或陶瓷层不同，等离子喷涂多孔镍网技术所形成的结构具有较好的稳定性。因为在等离子喷涂多孔镍网前，会现在基材表面进行喷砂工艺，使得镍网基材表面活化，从而提高了各层之间的结合强度，保证了电极结构的完整性，保证了在实际的电解水制氢过程中电极的长久稳定运行。

4.降低内阻

镍网表面喷涂镍铝合金涂层后，其表面积与表面粗糙度得到了加大改善，而较大的吸附表面积以及良好的微观结构也有助于降低电极的内阻。根据欧姆定律，在电解水制氢过程中，较小的内阻意味着较低的电压降，能够在较低的能耗下实现较高的电解效率。

等离子喷涂多孔镍网工艺改进

1.镍网基材处理

由于镍网基材的丝网结构柔软，常规覆盖层易导致整体卷曲不平整、涂层与镍网基材的结合度差等问题。所以一般镍网会在喷涂之前进行喷砂处理。特定的喷砂工艺条件使镍网基材表面更加活化，这样不仅在后续喷涂过程中能够提高涂层与基材的结合强度，而且有助于保证镍网整体结构的平整性。

2.等离子喷涂参数优化

采用等离子喷涂镍网时，要对喷涂距离、喷涂电流和粉末传送速率等参数进行严格控制。工业常用的喷涂参数是喷涂距离控制在90-130mm，喷涂电流为510-570A，粉末传送速率1-7r/min。通过精确控制这些参数，使得沉积在镍网基材表面的原料处于完全熔融状态和半熔融状态，保证陶瓷层与其他涂层具有良好的附着力，同时也避免了因受热不均或过度受热导致的基材变形，延长了镍网的使用寿命，间接提高了制氢效率。