BG113529A - Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides - Google Patents
Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides Download PDFInfo
- Publication number
- BG113529A BG113529A BG113529A BG11352922A BG113529A BG 113529 A BG113529 A BG 113529A BG 113529 A BG113529 A BG 113529A BG 11352922 A BG11352922 A BG 11352922A BG 113529 A BG113529 A BG 113529A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- sulfides
- ions
- sulfide
- adsorbent
- fuel cell
- Prior art date
Links
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims description 6
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 title claims 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010828 elution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 abstract description 14
- -1 sulfide ions Chemical class 0.000 abstract description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 7
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 6
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical class [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
МЕТОД ЗА ДОБИВАНЕ НА ЕЛЕКТРОЕНЕРГИЯ ОТ ВОДНИ РАЗТВОРИ, СЪДЪРЖАЩИ СЕРОВОДОРОД И/ИЛИ СУЛФИДИMETHOD FOR PRODUCING ELECTRICITY FROM AQUEOUS SOLUTIONS CONTAINING HYDROGEN SULPHIDE AND/OR SULFIDES
ОБЛАСТ НА ПРИЛОЖЕНИЕFIELD OF APPLICATION
Изобретението се отнася до електрохимичен метод за добиване на електроенергия от природни, промишлени и битови води, замърсени със сероводород или сулфидни йони. То е с приложение в енергетиката и опазването на околната среда.The invention relates to an electrochemical method for extracting electricity from natural, industrial and domestic water contaminated with hydrogen sulfide or sulfide ions. It is used in energy and environmental protection.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART
Битовите и промишлените отпадъчни води съдържат органични и неорганични замърсители, значително надвишаващи допустимите концентрации. Някои от тях (напр. сулфидни йони) се съдържат в значителни количества и концентрации в речни и морски води, като най-големи количества има в Черно море.Domestic and industrial wastewater contains organic and inorganic pollutants significantly exceeding permissible concentrations. Some of them (e.g. sulfide ions) are contained in significant amounts and concentrations in river and sea waters, with the largest amounts found in the Black Sea.
Наличието на сероводород създава проблеми в индустрията и енергетиката, като рафиниране на суров петрол, газификация на въглища, доставка и изгаряне на природен газ, геотермална енергия и др. Технологиите силно се оскъпяват при наличие на сероводород, който е корозионен и силно токсичен. Природният газ се използва много по-ефективно и с по-малко замърсители след отстраняване на съдържащия се в него сероводород. Присъствието му в естествените водоеми е нежелателно и окислението му се изисква от екологична гледна точка.The presence of hydrogen sulfide creates problems in industry and energy, such as crude oil refining, coal gasification, natural gas supply and combustion, geothermal energy, etc. Technologies become more expensive in the presence of hydrogen sulfide, which is corrosive and highly toxic. Natural gas is used much more efficiently and with fewer pollutants after removing the hydrogen sulfide it contains. Its presence in natural water bodies is undesirable and its oxidation is required from an ecological point of view.
Известните методи за пречистване на отпадъчни води от сулфидни йони са свързани с трудоемки и енергоемки химични процеси, изискващи утаяване, филтруване и сушене на утайките, при което във водите се добавят химични агенти, водещи до вторичното им замърсяване.The known methods for the purification of wastewater from sulfide ions are associated with labor-intensive and energy-intensive chemical processes, requiring sedimentation, filtration and drying of the sediments, in which chemical agents are added to the waters, leading to their secondary pollution.
Устройствата за директно преобразуване на химическа енергия в електрическа енергия в резултат на окисление на сероводород и други редуктори са т.н. горивни клетки. В резултат на реакциите се генерират електричество, топлина и вода, като при това не се причинява замърсяване на околната среда.Devices for direct conversion of chemical energy into electrical energy as a result of hydrogen sulfide oxidation and other reducers are so-called. fuel cells. As a result of the reactions, electricity, heat and water are generated, without causing environmental pollution.
Известни са горивни клетки за електрохимично окисление на H2S до елементарна сяра с отдаване на протони и електрони, анод - катализатори - два или повече метални сулфиди с обща формула MSx, където М е един от металите Co, Ni, Fe, Mo, Cu, Cr, W и Μη, axe между 1,0 и около 2,5 , с използване на мембрана и буфер, който включва Na2B4O7, NaBO2, NaH2PO4, Na2HPO4, съответно калиеви соли или смес от две или повече от тези соли. Като електропроводящ материал се използват метали като сребро, злато, никел, бисмут, манган, ванадий, платина, родий, рутений, паладий, мед, цинк, кобалт, хром и желязо; Процесът се провежда при температури 700 - 1000°С [1,2].Fuel cells are known for the electrochemical oxidation of H2S to elemental sulfur with the release of protons and electrons, anode - catalysts - two or more metal sulfides with the general formula MSx, where M is one of the metals Co, Ni, Fe, Mo, Cu, Cr . Metals such as silver, gold, nickel, bismuth, manganese, vanadium, platinum, rhodium, ruthenium, palladium, copper, zinc, cobalt, chromium and iron are used as conductive material; The process is carried out at temperatures of 700 - 1000°C [1,2].
Недостатък на посочените методи е, че при окислението на сероводорода се стига само до елементарна сяра като продукт, при което се постига ниска електродвижеща сила. Друг недостатък е че тези методи се прилагат в газова фаза на реагентите при много високи температури, което е свързано с голям разход на енергия. Освен това отделената сяра замърсява и пасивира работните електроди Допълнително утежняване е използването на катализатори от скъпи благородни метали, които са податливи на отравяне от отделената сяра.A disadvantage of the mentioned methods is that during the oxidation of hydrogen sulphide only elemental sulfur is reached as a product, in which a low electromotive force is achieved. Another disadvantage is that these methods are applied in the gas phase of the reagents at very high temperatures, which is associated with a large energy consumption. In addition, the released sulfur contaminates and passivates the working electrodes.A further aggravation is the use of expensive precious metal catalysts, which are susceptible to poisoning by the released sulfur.
Известни са методи за пряко добиване на електроенергия в горивна клетка в водна анодна среда, съдържаща сулфидни йони в разтвори на натриев хлорид (3) или натриева основа (4). В горивната клетка сулфидите се окисляват до сулфати, като химичната енергия на реакцията се превръща в електрическа. В катодното пространство на горивната клетка се подава кислород (чист или в състава на атмосферния въздух). Недостатък на първите (2) е ниската концентрация на сулфиди в пречистваните води (до 22 г/куб.м.), от което следва необходимостта от предварително обогатяванеMethods are known for direct production of electricity in a fuel cell in an aqueous anodic medium containing sulfide ions in solutions of sodium chloride (3) or sodium base (4). In the fuel cell, sulfides are oxidized to sulfates, and the chemical energy of the reaction is converted into electrical energy. Oxygen (pure or in the composition of atmospheric air) is supplied to the cathode space of the fuel cell. A disadvantage of the first (2) is the low concentration of sulphides in the purified water (up to 22 g/m3), which implies the need for pre-enrichment
Недостатък на вторите методи (3) е опасността от замърсяване на природните води с натриева основа след протичането на процесите в горивната клетка.A disadvantage of the second methods (3) is the danger of contamination of natural waters with sodium base after the processes in the fuel cell have taken place.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОTECHNICAL ESSENCE OF THE INVENTION
Задача на настоящото изобретение е да се създаде метод, при който адсорбцията на сулфиди, тяхното елуиране и добивът на електроенергия се извършват едновременно в едно устройство.The task of the present invention is to create a method in which the adsorption of sulfides, their elution and the production of electricity are carried out simultaneously in one device.
Задачата се решава, като водата, съдържаща сулфидни или би-сулфидни йони се подава в анодното пространство на горивната клетка. Това анодно пространство е заредено с катализатор, фиксиран върху електро-проводящ твърд носител с качества на адсорбент.- В катодното пространство се подава окислител. След насищане на адсорбента със сероводород или сулфиди, през анодното пространство се подава разтвор на електролит, например разтвор на натриев хлорид, при което се осъществява генерирането на електродвижеща сила, дължаща се на окислението на сулфидите до сулфити и сулфати. Катализаторът служи като източник на активни центрове за ускорено директно окисление на сулфидните йони до сулфити и сулфати в режим на горивна клетка без отделянето на елементарна сяра или други съединения на сярата. Генерираната електродвижеща сила и плътността на генерираната електрическа мощност зависят от адсорбционния капацитет на адсорбента и активността на катализатора. Електродвижещата сила намалява във времето с изчерпването на адсорбираните сулфидни йони в резултат на окислителния процес и превръщането им в сулфити или сулфати.The task is solved by feeding water containing sulfide or bi-sulfide ions into the anode space of the fuel cell. This anodic space is charged with a catalyst fixed on an electro-conductive solid carrier with adsorbent qualities.- An oxidizer is fed into the cathodic space. After saturation of the adsorbent with hydrogen sulfide or sulfides, an electrolyte solution, for example, a sodium chloride solution, is fed through the anode space, during which the generation of an electromotive force due to the oxidation of sulfides to sulfites and sulfates takes place. The catalyst serves as a source of active sites for accelerated direct oxidation of sulfide ions to sulfites and sulfates in fuel cell mode without the release of elemental sulfur or other sulfur compounds. The generated electromotive force and the density of the generated electrical power depend on the adsorption capacity of the adsorbent and the activity of the catalyst. The electromotive force decreases over time as the adsorbed sulfide ions are depleted as a result of the oxidation process and converted to sulfites or sulfates.
Обогатяването със сулфидни йони може да се извърши в двуетапен процес, като първоначално сулфидите се адсорбират на подходящ адсорбент, след което се елуират от адсорбента с подходящ разтвор с дебит, отговарящ на желаната концентрация за захранване на горивната клетка.Sulfide ion enrichment can be carried out in a two-step process, initially the sulfides are adsorbed on a suitable adsorbent, then eluted from the adsorbent with a suitable solution at a flow rate corresponding to the desired concentration to feed the fuel cell.
Вариант на метода е елуирането да става с разтвор, съдържащ сулфидни йони, така че адсорбцията и окислението им върху носителя и катализатора да става по непрекъснат начин.A variant of the method is to elute with a solution containing sulphide ions, so that their adsorption and oxidation on the support and the catalyst takes place in a continuous manner.
Методът може да се изпълнява като няколко горивни клетки са свързани, успоредно или последователно в обща батерия според желаната електродвижеща сила и мощност.The method can be performed as several fuel cells are connected, in parallel or in series in a common battery according to the desired electromotive force and power.
Предлаганият метод е илюстриран на фигура 1 и със следния пример 1.The proposed method is illustrated in Figure 1 and with the following Example 1.
Фигура 1. Принципна схема на сулфидната горивна клетка, (а) -по реакции (2) и (4); (б) по реакции (3) и (5).Figure 1. Schematic diagram of the sulfide fuel cell, (a) -by reactions (2) and (4); (b) by reactions (3) and (5).
Пример 1Example 1
Анодното пространство с обем 40 куб. см се зарежда с 15 г катализатор, нанесен върху електро-проводящи въглеродни частици със среден еквивалентен диаметър от 1,75 mm. Анодното пространство е отделено от катодното с йонообменна мембрана. През анодното пространство се пропуска разтвор на натриев сулфид с концентрация на сулфиди 16,5 мг дм-3 с дебит 1 л/час. След 30 минути в анодното пространство се подава елуиращ разтвор на натриев хлорид с концентрация 16,5 г дм-3 с дебит 0,18 л/час, а в катодното пространство се подава овлажнен въздух с дебит 1 м3/час. Анодното и катодното пространство се свързват през външно съпротивление. В резултат в анодното пространство на горивната клетка протичат следните електрохимични реакции: S2+6OH-6e = SO32 +ЗН2О (1) и S2+8OH-8e = SO42* + 4H2O(2) или S2' + 4Н2О = SO4 2’ + 8Н+ + 8е(3)The 40 cc anode space was charged with 15 g of catalyst supported on electrically conductive carbon particles with an average equivalent diameter of 1.75 mm. The anode space is separated from the cathode space by an ion exchange membrane. A solution of sodium sulfide with a concentration of sulfides of 16.5 mg dm -3 with a flow rate of 1 l/hour is passed through the anode space. After 30 minutes, an eluting solution of sodium chloride with a concentration of 16.5 g dm-3 with a flow rate of 0.18 l/hour is supplied to the anode space, and humidified air is supplied to the cathode space with a flow rate of 1 m 3 /hour. The anode and cathode spaces are connected through an external resistance. As a result, the following electrochemical reactions take place in the anode space of the fuel cell: S 2 +6OH-6e = SO3 2 +3H2O (1) and S 2 +8OH-8e = SO4 2 * + 4H2O(2) or S 2 ' + 4H 2 O = SO 4 2 ' + 8H + + 8e(3)
В катодното пространство протича редукция на окислителя, например кислород: 2О2 + 8е + 4Н2О = 8ОН'(4) или О2 + Н2О +4е = 4ОН-(5)In the cathode space, reduction of the oxidant, for example oxygen, takes place: 2О 2 + 8е + 4Н 2 О = 8ОН'(4) or О 2 + Н 2 О +4е = 4ОН-(5)
В резултат на тези реакции се генерира електродвижеща сила. Тази електродвижеща сила намалява с изчерпването на адсорбираните сулфиди поради тяхното окисление, до пълното изтощаване на адсорбента.As a result of these reactions, an electromotive force is generated. This electromotive force decreases with the depletion of adsorbed sulfides due to their oxidation, until the adsorbent is completely exhausted.
На фиг. 2 е показана поляризационни криви за генерираната електродвижеща сила и мощността за опита, описан в пример 1.In fig. 2 shows polarization curves for the generated electromotive force and power for the experiment described in Example 1.
Фигура 2. Поляризационна крива за опита, описан в пример 1.(и)-волтамперна характеристика; (^-генерирана мощност.Figure 2. Polarization curve for the experiment described in example 1.(i)-volt-ampere characteristic; (^-generated power.
След изчерпването на адсорбираните сулфиди се стига до прекъсване на работата на клетката за ново зареждане на адсорбента със сероводород или сулфиди и цикълът се повтаря наново. За да се избегне това неудобство е възможно след първоначалното насищане през горивната клетка да продължава да се пропуска разтвор на сулфиди, като при това да протичат едновременно адсорбцията им и окислението им до сулфити и сулфати. Това приложение на изобретението се илюстрира със следния пример 2.After the exhaustion of the adsorbed sulphides, the operation of the cell is interrupted for recharging the adsorbent with hydrogen sulphide or sulphides and the cycle is repeated anew. To avoid this inconvenience, it is possible to continue passing a solution of sulfides through the fuel cell after the initial saturation, while their adsorption and oxidation to sulfites and sulfates take place simultaneously. This application of the invention is illustrated by the following example 2.
Пример 2Example 2
Изпълнява се като пример 1 с тази разлика, че през анодното пространство се пропуска разтвор на натриев сулфид с концентрация на сулфиди 57,5 мг дм-3 с дебит 1 л/час. След 30 минути в анодното пространство се подава разтвор на сулфидни йони с концентрация 228 мг дм-3 със съдържание на натриев хлорид с концентрация 16,5 г дм-3. Дебитът на подавания разтвор е 0,18 л/час, а в катодното пространство се подава овлажнен въздух с дебит 1 м3/час. Анодното и катодното пространство се свързват през външно съпротивление. В горивната клетка протичат електрохимичните реакции (2) в анодното отделение и (4) в катодното..It is carried out as in example 1 with the difference that a sodium sulfide solution with a sulfide concentration of 57.5 mg dm -3 is passed through the anode space with a flow rate of 1 l/hour. After 30 minutes, a solution of sulphide ions with a concentration of 228 mg dm -3 containing sodium chloride with a concentration of 16.5 g dm -3 is fed into the anode space. The flow rate of the supplied solution is 0.18 l/hour, and humidified air with a flow rate of 1 m 3 /hour is supplied to the cathode space. The anode and cathode spaces are connected through an external resistance. In the fuel cell, electrochemical reactions take place (2) in the anode compartment and (4) in the cathode compartment.
На фигура 3 е показана поляризационна крива за случая на пример 2.Figure 3 shows a polarization curve for the case of Example 2.
Фигура 3. Поляризационна крива при условията на пример 2. .(*)-волтамперна характеристика; (о)-генерирана мощност.Figure 3. Polarization curve under the conditions of example 2. .(*)-volt-ampere characteristic; (o)-generated power.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент СА11371611. Patent CA1137161
2. Патент US20032156972. Patent US2003215697
3. Метод за окисляване на сероводород и сулфидни йони, per. 111367/17.12.2012.3. Method for oxidation of hydrogen sulfide and sulfide ions, per. 111367/17.12.2012.
4. Kim, К.; Han, J.-I. Performance of direct alkaline sulfide fuel cell without sulfur deposition of anode. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 7142-7146. [4. Kim, K.; Han, J.-I. Performance of direct alkaline sulfide fuel cell without sulfur deposition of anode. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 7142-7146. [
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113529A BG113529A (en) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113529A BG113529A (en) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG113529A true BG113529A (en) | 2023-11-15 |
Family
ID=89621422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG113529A BG113529A (en) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG113529A (en) |
-
2022
- 2022-04-29 BG BG113529A patent/BG113529A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Simonsson | Electrochemistry for a cleaner environment | |
| EP2595924B1 (en) | Bio-electrochemical system for treating wastewater | |
| Dange et al. | A comprehensive review on oxygen reduction reaction in microbial fuel cells | |
| EP2977356B1 (en) | Liquid processing apparatus and structure for said apparatus | |
| KR20200002278A (en) | Electrochemical system for producing ammonia from nitrogen oxides and preparation method thereof | |
| Kim et al. | Recent progress in electrochemical hydrogen sulfide splitting: Strategies for enabling Sulfur-tolerant anodic reactions | |
| Kadier et al. | None-platinum electrode catalysts and membranes for highly efficient and inexpensive H2 production in microbial electrolysis cells (MECs): A review | |
| Sergienko et al. | Electrochemical removal of sulfide on porous carbon-based flow-through electrodes | |
| Bensaida et al. | Enhancement of power generation in microbial fuel cells (MFCs) using iron/copper nanoparticles | |
| US11050076B1 (en) | Flow cell systems, flow cell batteries, and hydrogen production processes | |
| Wu et al. | Progress in heavy metals-containing wastewater treatment via microbial electrolysis cell: a review | |
| KR101730601B1 (en) | Methods of Removing Hydrogen Sulfide and Generating Electricity Using Alkaline Sulfide Fuel Cell | |
| Ding et al. | A spontaneous catalytic membrane reactor to dechlorinate 2, 4, 6-TCP as an organic pollutant in wastewater and to reclaim electricity simultaneously | |
| CN110607531A (en) | Cyclic electrochemical conversion treatment method and device for gas containing hydrogen sulfide and carbon dioxide | |
| CN111094175A (en) | System and method for decomposing gaseous hydrogen sulfide into hydrogen gas and elemental sulfur | |
| KR20200090668A (en) | Electrochemical system for producing ammonia from nitrogen oxides and preparation method thereof | |
| BG113529A (en) | Method for obtaining electricity from aqueous solutions containing hydrogen sulphide and/or sulphides | |
| Wei et al. | A sulfide self-driven fuel cell for H2O2 electrosynthesis and sulfur recycling | |
| CN216698450U (en) | Impurity purification device of hydrogen for fuel cell | |
| CN111996541B (en) | Indirect hydrogen sulfide electrolysis method and device for improving hydrogen yield | |
| KR20200095963A (en) | An electrolytic apparatus for removing nitrogen oxides, and a method for removing nitrogen oxides | |
| US20170062859A1 (en) | Electrochemical Power Generation Device with Re-generable Fuel System | |
| Zhao et al. | Simultaneously remove Phosphine, hydrogen sulfide and hydrogen Cyanide: Synergistic effect of micro-electrolysis and liquid-phase catalytic electrolysis | |
| Yao et al. | Effect of Voltage on the Treatment of Cyanide Wastewater by Three-dimensional Electrode. | |
| Cheng et al. | Hydrodehalogenation of 2, 4-dibromophenol by electrochemical reduction |