以局部電鍍法製作高活性鎳基合金微柱用於電化學分解水之研究

本研究在開發電化學快速積層製造，以本研究室所開發之微陽極導引電鍍技術(micro-anode guided electrochemical deposition, MAGE)為基礎，來製備鎳鉬、鎳磷、鎳鋅及鎳鐵等三維鎳基合金微柱，使其具有奈米晶與非晶結構，擁有高比表面積、低析氫電位之特性。應用上，由此等微柱製成電極陣列，將可做為電解水產氫之陰極(鎳鉬、鎳磷、鎳鋅)和陽極(鎳鐵)，具有長效性與高性能。在學術上，本計畫著眼於局部微電鍍鎳基合金微柱的機制探討，有別於傳統平板電鍍，屬於非對稱性電場之高電流電鍍之理論範疇，文獻上罕見探討。對於銅、鎳等純金屬局部微電鍍之機制，本團隊雖已有詳細討論，但對較複雜合金鍍浴之機制則尚待理解，因此執行本計畫，具有研究創新性。研究內容主要在理解析鍍參數（如: 析鍍間距、偏壓、合金離子濃度、酸鹼值）對析鍍產物之合金組成分佈、結晶結構，以及材料特性與析氫效率之影響。研究目標，則以局部微電鍍技術在合金鍍液中，製作直徑在100 ~ 1000 μm範圍，高度可達15 mm之自我支撑型高強度鎳合金微柱。所得合金在形成電極陣列，將可取代傳統平板電鍍鎳基合金，突破二維多孔膜產氫之限制，作為高性能、長壽命之電解水產氫陰極與陽極材料，以增進電解水之析氫反應(hydrogen evolution reaction, HER)和釋氧反應(oxygen evolution reaction, OER)效能，另一方面，也將有助於鎳基合金常溫積層製造技術(additive manufacturing technology, AMT)的發展。