CN108217592A - 一种制取氢气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制取氢气的方法，该方法包括如下步骤：向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液。所述的绿色植物包括龙柏、五针松、黑松、地柏、桧柏和仙人掌。所述的蒽醌的甲醇水溶液是指蒽醌的质量分数为20％的溶液，该溶液的溶剂是甲醇的水溶液，其中甲醇的质量分数为80％。蒽醌的甲醇水溶液注射量是根据绿色植物地上部分可进行光合作用的器官的总质量来确定的。本发明使用的蒽醌是一种天然食用色素，无毒、易提取，且易溶于甲醇等有机溶剂；同时甲醇对植物细胞无毒，具有很强的水溶性；因此，该方法制取氢气具有天然、环保、且不影响植物正常生长，同时大大降低了制取氢气的成本等优点。

Description

一种制取氢气的方法

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，涉及一种制取氢气的方法。

背景技术

为了减少城市汽车的污染排量，发展新能源车是当前重中之重。氢燃料电池车是以氢气作为能源，然而，氢元素都是以化合态存在于自然界中，要得到游离态的氢气必须人工制取。目前，市场上制取氢气的方法主要有活泼金属还原法、电解水法等，这些方法虽然具有能快速制取氢气的特点，然而具有污染环境、能耗高和价格昂贵等缺点。因此需要一种天然、环保、能耗和价格都很低的制取氢气方法。

绿色植物利用光能吸收水分和二氧化碳进行光合作用，在光反应阶段发生的反应主要有：

2H₂O→4H⁺+4e^-+O₂(水的光解)；

NADP⁺+2e^-+H⁺→NADPH(氢离子传递)；产生的O₂由气孔排出，产生的NADPH 在暗反应阶段将H⁺释放出去，参与合成糖类营养物质。

发明内容

为了解决现有制取氢气方法的不足，本发明提供一种天然、环保、能耗和价格都很低的制取氢气方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种制取氢气的方法，该方法包括如下步骤：向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液。

所述的绿色植物包括龙柏、五针松、黑松、地柏、桧柏和仙人掌。

所述的蒽醌的甲醇水溶液是指蒽醌的质量分数为20％的溶液，该溶液的溶剂是甲醇的水溶液，其中甲醇的质量分数为80％。(即溶液中，蒽醌、甲醇和水的质量比为5:16:4)。

蒽醌的甲醇水溶液注射量是根据绿色植物地上部分可进行光合作用的器官 (茎、叶、皮等)的总质量来确定的，当可进行光合作用的器官的总质量为3 千克时，蒽醌的甲醇水溶液注射量为100克。

向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液，蒽醌就会进入到叶绿体内部，部分的H⁺和e^-就会和蒽醌结合，将其还原，发生的反应方程式为：

同时，该反应为可逆反应，即在光反应阶段H⁺和e^-浓度较大，反应会向着蒽醌还原的方向进行，此时部分的H⁺和e^-就会与蒽醌结合；当在暗反应阶段， H⁺和e^-浓度会迅速减少，反应会向着蒽醌生成的方向进行，此时产生的H⁺和e^-就会结合在一起，生成氢气，氢气会从气孔排出植物体外，发生的反应方程式为：

2H⁺+2e^-＝H₂

取一株盆栽龙柏，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液，溶液从木质部注射到龙柏体内；白天让其接受光照，吸收水分和二氧化碳，晚上将龙柏的地上部分套上不透气的塑料袋，收集龙柏从气孔排出的气体，然后分离出氢气。

取一株盆栽仙人掌，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液，溶液从木质部注射到仙人掌体内，白天让其接受光照吸收水分，晚上将仙人掌的地上部分套上不透气的塑料袋，塑料袋口在仙人掌的根部不用扎紧，收集仙人掌从气孔排出的气体，然后分离出氢气。

本发明的有益效果：本发明使用的蒽醌是一种天然食用色素，无毒、易提取，且易溶于甲醇等有机溶剂；同时甲醇对植物细胞无毒，具有很强的水溶性；因此，该方法制取氢气具有天然、环保、且不影响植物正常生长，同时大大降低了制取氢气的成本等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

一种制取氢气的方法，包括以下技术步骤：向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液；

所述的绿色植物包括龙柏、五针松、黑松、地柏、桧柏和仙人掌；所述的蒽醌的甲醇水溶液是指蒽醌的质量分数为20％的溶液，该溶液的溶剂是甲醇的水溶液，其中甲醇的质量分数为80％；蒽醌的甲醇水溶液注射量是根据绿色植物地上部分可进行光合作用的器官(如茎、叶、皮等)的总质量来确定的，当可进行光合作用的器官的总质量为3千克时，蒽醌的甲醇水溶液注射量为100克。

本方案的电池工作原理是：绿色植物利用光能吸收水分和二氧化碳进行光合作用，在光反应阶段发生的反应主要有：

2H₂O→4H⁺+4e^-+O₂(水的光解)；

NADP⁺+2e^-+H⁺→NADPH(氢离子传递)；产生的O₂由气孔排出，产生的NADPH 在暗反应阶段将H⁺释放出去，参与合成糖类营养物质。向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液，蒽醌就会进入到叶绿体内部，部分的H⁺和e^-就会和蒽醌结合，将其还原。发生的反应方程式为：

同时，该反应为可逆反应，即在光反应阶段H⁺和e^-浓度较大，反应会向着蒽醌还原的方向(向右)进行，此时部分的H⁺和e^-就会与蒽醌结合；当在暗反应阶段，H⁺和e^-浓度会迅速减少，反应会向着蒽醌生成的方向(向左)进行，此时产生的H⁺和e^-就会结合在一起，生成氢气，氢气会从气孔排出植物体外。发生的反应方程式为：

2H⁺+2e^-＝H₂

实施例一：

取一株盆栽龙柏，估算可进行光合作用的器官(树叶、树皮)的总质量，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液(即溶液中，蒽醌、甲醇和水的质量比为5:16:4)，溶液从木质部注射到龙柏体内。白天让其接受光照，吸收水分和二氧化碳，晚上将龙柏的地上部分套上不透气的塑料袋，收集龙柏从气孔排出的气体，然后分离出氢气。

实施例二：

取一株盆栽仙人掌，估算可进行光合作用的器官(茎)的总质量，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液(即溶液中，蒽醌、甲醇和水的质量比为5:16:4)，溶液从木质部注射到仙人掌体内。因仙人掌是景天酸代谢植物，即夜间气孔打开吸收二氧化碳，因此白天让其接受光照吸收水分，晚上将仙人掌的地上部分套上不透气的塑料袋，塑料袋口在仙人掌的根部不用扎紧，收集仙人掌从气孔排出的气体，然后分离出氢气。

本发明是利用植物的光合作用在光反应阶物吸收光能将水光解成H⁺和电子，在递氢过程中部分H⁺和电子与蒽醌结合，生成氢蒽醌；同时蒽醌与H⁺和电子结合生成氢蒽醌是一个可逆反应，即在H⁺浓度较高的情况下，会朝着生成氢蒽醌方向进行，当H⁺浓度较低时，氢蒽醌会分解生成蒽醌、H⁺和电子；而植物的光合作用在暗反应阶段，植物不在光解水，以致H⁺和电子浓度会急剧下降，因此氢蒽醌会分解生成蒽醌、H⁺和电子，此时H⁺和电子就会结合生成氢气。发生的化学反应方程式如下：

光反应阶段：

暗反应阶段：

2H⁺+2e^-＝H₂

由以上技术方案可知，该发明利用植物的光合作用将水分解，产生的H⁺和电子部分与蒽醌结合生成氢蒽醌，在暗反应条件下，氢蒽醌又会释放出H⁺和电子，从而H⁺被电子还原生成氢气；同时蒽醌是一种天然色素，具有容易提取、易溶于甲醇等有机溶剂、无毒等特点，甲醇对植物细胞无毒害作用，因此该方法天然、不污染环境、不影响植物正常生长，且大大降低了制取氢气的成本。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制取氢气的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液。

2.根据权利要求1所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，所述的绿色植物包括龙柏、五针松、黑松、地柏、桧柏和仙人掌。

3.根据权利要求1所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，所述的蒽醌的甲醇水溶液是指蒽醌的质量分数为20％的溶液，该溶液的溶剂是甲醇的水溶液，其中甲醇的质量分数为80％。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，蒽醌的甲醇水溶液注射量是根据绿色植物地上部分可进行光合作用的器官的总质量来确定的，当可进行光合作用的器官的总质量为3千克时，蒽醌的甲醇水溶液注射量为100克。

5.根据权利要求4所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，向绿色植物体内注射蒽醌的甲醇水溶液，蒽醌就会进入到叶绿体内部，部分的H⁺和e^-就会和蒽醌结合，将其还原，发生的反应方程式为：

同时，该反应为可逆反应，即在光反应阶段H⁺和e^-浓度较大，反应会向着蒽醌还原的方向进行，此时部分的H⁺和e^-就会与蒽醌结合；当在暗反应阶段，H⁺和e^-浓度会迅速减少，反应会向着蒽醌生成的方向进行，此时产生的H⁺和e^-就会结合在一起，生成氢气，氢气会从气孔排出植物体外，发生的反应方程式为：

2H⁺+2e^-＝H₂

6.根据权利要求4所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，取一株盆栽龙柏，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液，溶液从木质部注射到龙柏体内；白天让其接受光照，吸收水分和二氧化碳，晚上将龙柏的地上部分套上不透气的塑料袋，收集龙柏从气孔排出的气体，然后分离出氢气。

7.根据权利要求4所述的一种制取氢气的方法，其特征在于，取一株盆栽仙人掌，然后按照茎叶总质量的1/30注射质量分数为20％蒽醌的甲醇水溶液，溶液从木质部注射到仙人掌体内，白天让其接受光照吸收水分，晚上将仙人掌的地上部分套上不透气的塑料袋，塑料袋口在仙人掌的根部不用扎紧，收集仙人掌从气孔排出的气体，然后分离出氢气。