CN114538370A - 一种低温分解水的制氢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温分解水的制氢方法，本发明采用微波辐射使CeGdO升温，再通过将升温后的CeGdO置于水中氧化，反应得到氢气，本发明采用微波触发CeGdO进行氧化还原活化，实现小于260℃的低温分解水制氢，本发明的方法不受传统低温分解水制氢电解槽的限制，大幅度削弱了传统电化学的限制。
Description
技术领域
本发明属于制氢领域，具体涉及一种低温分解水的制氢方法。
背景技术
氢气无毒、质轻、燃烧性良好，在传统燃料中热值最高，是公认的清洁能源，其开发利用有助于解决能源危机与环境污染问题，受到研究者们广泛关注。
目前主要通过水制氢、石化能源制氢以及生物质制氢等方法来获取氢气。石化能源制氢包含水煤气制氢、天然气制氢，虽然成本较低，但均以石化能源为基础，在获得氢气的同时会造成大量的CO2排放，因此在环境层面存在限制；生物质制氢是借助化学或生物方法，以光合作用产出的生物质为基础的制氢方法。
通过太阳能热化学或光催化分解水和电解水制氢已成为一种可持续的替代方法。其中，在热化学循环过程中，通常是采用可再生的能量载体(例如金属或陶瓷)来实现水分解制氢。然而，由于水分解反应是非自发的且受平衡限制的过程，水的氧化还原活化通常需要在很高的操作温度下或者电激活的条件下进行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种低温分解水的制氢方法，借助微波加热为水解制氢的化学反应提供不受传统电解槽限制的低温分解水制氢方法。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
S1，对CeGdO进行100～1000W的微波辐射，使CeGdO的温度提升至110～120℃，CeGdO的电导率瞬间升高，CeGdO处于非平衡的还原态，CeGdO快速释放出氧气；
S2，停止微波辐射，将升温后的CeGdO置于水中，处于还原态的CeGdO与水自发进行氧化反应，水分解得到氢气，同时实现了CeGdO的再氧化。
CeGdO采用Ce0.8Gd0.2O1.9。
S1中，微波辐射时间为1～3分钟。
S1在微波反应器中进行。
S2在交替反应器中进行。
CeGdO为固态离子状。
与现有技术相比，本发明采用微波辐射使CeGdO升温，再通过将升温后的CeGdO置于水中氧化，反应得到氢气，本发明采用微波触发CeGdO进行氧化还原活化，实现小于260℃的低温分解水制氢，本发明的方法全过程无接触，无电解质的电化学反应，大幅度削弱了传统电化学的限制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
S1，在微波反应器中，在100W的微波作用下，微波与1g固态离子材料Ce0.8Gd0.2O1.9相互作用，在微波3分钟后，温度缓慢上升，当温度提升至110℃时，温度开始急剧升高，使得Ce0.8Gd0.2O1.9的电导率瞬间升高，Ce0.8Gd0.2O1.9处于非平衡的还原态，Ce0.8Gd0.2O1.9快速释放出氧气，1g CeGdO的释氧量为0.25mL。
S2，在交替反应器中，停止微波作用，来自微波振荡反应器的处于还原态的Ce0.8Gd0.2O1.9与水自发进行氧化反应，水分解得到氢气，同时实现了Ce0.8Gd0.2O1.9的再氧化。
S3，将交替反应器中被氧化的Ce0.8Gd0.2O1.9送至微波反应器中，在微波反应器中实现Ce0.8Gd0.2O1.9的还原，然后把还原的Ce0.8Gd0.2O1.9送至交替反应器中，从而完成整个氧化还原循环的制氢过程。
实施例2：
S1，在微波反应器中，在1000W的微波作用下，微波与3g固态离子材料Ce0.8Gd0.2O1.9相互作用，在微波1分钟后，温度缓慢上升，当温度提升至120℃时，温度开始急剧升高，使得Ce0.8Gd0.2O1.9的电导率瞬间升高，Ce0.8Gd0.2O1.9处于非平衡的还原态，Ce0.8Gd0.2O1.9快速释放出氧气，3g CeGdO的释氧量为1.05mL。
S2，在交替反应器中，停止微波作用，来自微波振荡反应器的处于还原态的Ce0.8Gd0.2O1.9与水自发进行氧化反应，水分解得到氢气，同时实现了Ce0.8Gd0.2O1.9的再氧化。
S3，将交替反应器中被氧化的Ce0.8Gd0.2O1.9送至微波反应器中，在微波反应器中实现Ce0.8Gd0.2O1.9的还原，然后把还原的Ce0.8Gd0.2O1.9送至交替反应器中，从而完成整个氧化还原循环的制氢过程。
实施例3：
S1，在微波反应器中，在550W的微波作用下，微波与2g固态离子材料Ce0.8Gd0.2O1.9相互作用，在微波2分钟后，温度缓慢上升，当温度提升至115℃时，温度开始急剧升高，使得Ce0.8Gd0.2O1.9的电导率瞬间升高，Ce0.8Gd0.2O1.9处于非平衡的还原态，Ce0.8Gd0.2O1.9快速释放出氧气，2g CeGdO的释氧量为0.5mL。
S2，在交替反应器中，停止微波作用，来自微波振荡反应器的处于还原态的Ce0.8Gd0.2O1.9与水自发进行氧化反应，水分解得到氢气，同时实现了Ce0.8Gd0.2O1.9的再氧化。
S3，将交替反应器中被氧化的Ce0.8Gd0.2O1.9送至微波反应器中，在微波反应器中实现Ce0.8Gd0.2O1.9的还原，然后把还原的Ce0.8Gd0.2O1.9送至交替反应器中，从而完成整个氧化还原循环的制氢过程。
由实施例可知，在微波反应器中，在100～1000W的微波作用下，微波与Ce0.8Gd0.2O1.9(CeGdO)相互作用，微波辐射1～3分钟后，温度缓慢升高，当温度升至110～120℃时，温度开始急剧升高，使得CeGdO的电导率瞬间升高，CeGdO处于非平衡的还原态，CeGdO快速释放出氧气，每克CeGdO的释氧量>0.2mL。
本发明将微波加热作为水解制氢的化学反应的条件，本方法不受传统低温分解水制氢方法中电解槽限制，能够持续稳定的生成氢气。
Claims (6)
1.一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，对CeGdO进行100～1000W的微波辐射，使CeGdO的温度提升至110～120℃，CeGdO的电导率瞬间升高，CeGdO处于非平衡的还原态，CeGdO快速释放出氧气；
S2，停止微波辐射，将升温后的CeGdO置于水中，处于还原态的CeGdO与水自发进行氧化反应，水分解得到氢气，同时实现了CeGdO的再氧化，返回S1。
2.根据权利要求1所述的一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，CeGdO采用Ce0.8Gd0.2O1.9。
3.根据权利要求1所述的一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，S1中，微波辐射时间为1～3分钟。
4.根据权利要求1所述的一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，S1在微波反应器中进行。
5.根据权利要求1所述的一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，S2在交替反应器中进行。
6.根据权利要求1所述的一种低温分解水的制氢方法，其特征在于，CeGdO为固态离子状。
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