CN115818568B - 一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法,属于制氢裂解剂技术领域。该裂解剂以铝基合金、Ni‑Sn/MoS2复合镀层泡沫镍为核心组分,利用了铝基合金与水蒸汽的置换反应和铝基合金与Ni‑Sn/MoS2复合镀层泡沫镍构成的电化学体系的氧化还原反应,分化金属铝表面形成的氧化膜并进行还原,从而可控持续地制出氢氧混合气体。应用本裂解剂制氢不仅具有较高的反应活性,产氢率可以达到75%左右,而且应用本裂解剂制氢在同等产氢量的条件下大幅减少了铝粉用量,降低了制氢成本,具备了商业化应用可行性。
Description
技术领域
本发明属于制氢裂解剂技术领域,具体涉及一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法。
背景技术
随着人类社会的快速发展,一次性的化石能源被大量消耗,使能源短缺和环境污染成为当今世界所面临的主要难题,而氢能是满足人类社会可持续发展和环境友好的重要的新能源之一。在各种新能源的研究中,氢气以完全清洁的燃烧方式以及可以再生的优势成为研究者的首选。氢气作为一种理想的新的能源,它具有以下特点:1、氢气的放热效率高,燃烧1克氢气可以放出16万焦耳的热量,约为燃烧1克汽油放热的3倍、燃烧1克天然气的1.6倍。2、氢气的原料主要是水,在1个水分子中就有2个氢原子;而占地球表面71%的为水,所以资源非常丰富。3、氢气在燃烧过程中,除释放出巨大的能量外,燃烧产物只有水,无污染排放,不会造成环境污染,因而又被称为“清洁能源”。4、氢气的用途极为广泛,它不但能燃烧生热,而且可以通过燃料电池提供清洁的电能。氢能源虽然具有上述优点,但目前,氢能源的发展由于制造氢气的价格昂贵而受到制约。传统的制氢方法为电解水制氢或煤、天然气在高温高压条件下催化裂解制氢,需要消耗大量的电能或化石能源,消耗的能量比燃烧这种燃料所产生的能量还要多。
金属与水发生化学反应制取氢气不需要消耗电能或化石能源,但是,金属与水反应过程中金属表面会形成致密氧化膜,阻碍金属与水的继续反应,中止制氢过程。相关技术公开利用铝基合金与水反应制取氢气,通过金属铝的合金化阻止金属铝表面形成氧化膜,然而按此方向的研究制取1kg氢气至少需要消耗9kg铝粉,制氢成本依旧较高,达不到商业化应用的条件。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,该裂解剂具有较高的反应活性,产氢率可以达到75%左右。
本发明的第二目的在于提供一种裂解剂,该裂解剂在同等产氢量的条件下大幅减少了铝粉的用量,降低了制氢成本。
本发明通过以下技术方案实现:
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,所述裂解剂主要是由铝基合金、粘结剂和Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍组成;
所述铝基合金、Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按60-70wt%:30-40wt%配比,所述粘结剂按铝基合金质量分数计10-15wt%;
所述铝基合金按质量分数计包括以下组分:
60-70wt%铝,10-20wt%镁,2-5wt%锌,2-5wt%锰,1-2wt%镓,1-2wt%铟,2-4wt%锡和5-10wt%铁组成的铝基合金基体,还包括按铝基合金基体质量分数计8-10wt%的助磨剂和10-20wt%的稳定剂;
所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按质量分数计包括以下组分:
30-40wt%泡沫镍基体,60-70wt%Ni-Sn/MoS2复合镀层;
其中Ni-Sn/MoS2复合镀层包括20-40wt%镍,23-46wt%锡,7-14wt%二硫化钼。
作为优选地,所述粘结剂为水玻璃。
作为优选地,所述铝基合金的制备方法包括:按照相应质量分数选取铝、镁、锌、锰、镓、铟、锡和铁混合后,加入助磨剂、稳定剂混匀后,在惰性气体保护下球磨处理,获得铝基合金粉末。
作为优选地,所述助磨剂包括氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种;
优选为氯化钠;
所述稳定剂为二茂铁甲基基团衍生物,所述二茂铁甲基基团衍生物为二甲基二茂铁;
所述加入助磨剂的质量分数为8-10wt%;
所述加入稳定剂的质量分数为10-20wt%;
所述球磨处理时长为2-10h;优选为6h;
所述球磨处理后过100-300目滤筛。
上述该裂解剂中,加入氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种盐作为助磨剂起到细化金属颗粒,阻止金属颗粒发生团聚的作用。
作为优选地,所述铝基合金制氢过程:
所述铝作为活性成份,与水蒸汽发生置换反应生成氢气,在镓、铟、锌、镁、锡作用下将制氢过程中形成的氧化膜分化并在电化学体系作用下促使铝离子吸收电子还原,形成置换还原的动态平衡,从而持续产生氢气:
所述铁作为阳极材料,在与Ni-Sn/MoS2形成的电化学体系作用下,OH-放出电子发生氧化反应生成氧气:4OH-=2H2O+O2+4e。
上述二茂铁甲基基团衍生物作为铝基合金氧化还原体系稳定剂:①具有稳定的夹心结构,铁离子不易形成配位键,在铝基合金氧化还原反应的刺激下,铁离子不断在氧化态和还原态之间转换,维持铝基合金氧化还原过程的稳定性;②电化学的可逆性比较好,电子传递的速度较快;③氧化还原的电位较低,电活性物质干扰小;④稳定性好,在水中的溶解度较小且不受氧影响。不仅为铝基合金氧化还原过程提供稳定的可再生系统,而且在铝基合金和Ni-Sn/MoS2之间形成的电化学体系中起到传递电子的作用。
上述该裂解剂中,铝基合金以金属铝为主要活性成份,需要在保持金属铝的化学活性的同时抑制寄生腐蚀,可以通过添加少量镓、铟、锌、镁、锡来解决,其主要作用机理是通过合金化使金属铝表层氧化膜分化,或形成共晶或金属间化合物,遇水形成微型腐蚀电池,从而持续产生氢气。
作为优选地,所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍的制备方法包括:
1)基体预处理:泡沫镍基体经碱洗除油、蒸馏水冲洗、酸洗活化、蒸馏水超声清洗、干燥后备用;
2)电镀液配制:
选取柠檬酸钠5-15wt%,二硫化钼0.1-0.2wt%,SnCl2·2H2O 0.5-2wt%,NiSO4·6H2O 2-5wt%,H3BO3 0.5-1.5wt%,NaCl 0.25-1wt%,甘氨酸0.1-0.5wt%,抗坏血酸0.05-0.2wt%,十二烷基硫酸钠0.005-0.01wt%,十六烷基三甲基溴化铵0.05-0.2wt%和去离子水75-85wt%;
A、按质量分数选取去离子水与柠檬酸钠、抗坏血酸混合后,加入SnCl2·2H2O搅拌至完全溶解后,静置50-60min,获得溶液A;
B、将NiSO4·6H2O加入溶液A中,搅拌至完全溶解后,静置50-60min,获得溶液B;
C、将二硫化钼加入稀盐酸与十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中,超声清洗10-15min后,加入溶液B中;
D、分别将H3BO3、NaCl、甘氨酸和十二烷基硫酸钠加入溶液B中,搅拌至完全溶解后,静置20-30min,即可进行施镀处理;
所述施镀处理工艺条件:pH 4.0,温度30-40℃,电流密度100mA/cm2,施镀时间10-15min,在泡沫镍基体上沉积Ni-Sn/MoS2复合镀层。
作为优选地,所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍电化学制氢过程:
电化学处理:H2O+M+e=M-Had+OH—(Ⅰ);
电化学脱附处理:H2O+M-Had+e=M+H2+OH—(Ⅱ);
复合脱附处理:M-Had+M-Had=2M+H2(Ⅲ)。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的制备方法,包括如下步骤:
按照相应质量分数选取铝基合金,加入粘结剂,在4-5个大气压下与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍压制成型。
上述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍具有很多孔道,具有较大的比表面积,不仅起到固定铝基合金粉末的作用,而且有利于增加活性成份与水蒸汽的接触面积,提高裂解剂反应活性。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的使用方法,将所述裂解剂置于管式反应装置中,向反应装置中通入水蒸汽,水蒸汽与裂解剂接触反应得到氢氧混合气体,氢气在氢氧混合气体中体积比67%;
所述向反应装置中通入的水蒸汽压力为0.4-0.6MPa;所述水蒸汽温度为160-170℃。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的恢复活性方法,在500-600℃下通入二氧化碳与失去活性的裂解剂接触,除去积碳即可;
所述失去活性的裂解剂为积碳覆盖裂解剂活性中心导致裂解剂失活。
与现有技术相比,本发明至少具有如下技术效果:
本发明提供了一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,该裂解剂具有较高的反应活性,产氢率可以达到75%左右(理论上1Kg水可产氢0.111Kg,产氢率=1Kg水实际产氢量/1Kg水理论产氢量×100%)。
应用本裂解剂制氢在同等产氢量的条件下大幅减少了铝粉用量,降低了制氢成本。
制氢方法原理:利用了铝基合金与水蒸汽的置换反应,分化金属铝表面形成的氧化膜并在电化学体系中进行还原;氧化还原电对作用于金属的置换还原反应形成的可再生体系;铝基合金与Ni-Sn/MoS2构成的电化学体系中H+、OH-离子的氧化还原反应;Ni-Sn/MoS2的电化学制氢反应,从而可控持续地制出氢氧混合气体。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围,实施例中未注明的具体条件,按照常规条件或者制造商建议的条件进行,所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的一种具体实施方式的技术方案为:
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,所述裂解剂主要是由铝基合金、粘结剂和Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍组成;
所述铝基合金、Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按60-70wt%:30-40wt%配比,所述粘结剂按铝基合金质量分数计10-15wt%;
所述铝基合金按质量分数计包括以下组分:
60-70wt%铝,10-20wt%镁,2-5wt%锌,2-5wt%锰,1-2wt%镓,1-2wt%铟,2-4wt%锡和5-10wt%铁组成的铝基合金基体,还包括按铝基合金基体质量分数计8-10wt%的助磨剂和10-20wt%的稳定剂;
所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按质量分数计包括以下组分:
30-40wt%泡沫镍基体,60-70wt%Ni-Sn/MoS2复合镀层;
其中Ni-Sn/MoS2复合镀层包括20-40wt%镍,23-46wt%锡,7-14wt%二硫化钼。
作为优选地,所述粘结剂为水玻璃。
作为优选地,所述铝基合金的制备方法包括:按照相应质量分数选取铝、镁、锌、锰、镓、铟、锡和铁混合后,加入助磨剂、稳定剂混匀后,在惰性气体保护下球磨处理,获得铝基合金粉末。
作为优选地,所述助磨剂包括氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种;
优选为氯化钠;
所述稳定剂为二茂铁甲基基团衍生物,所述二茂铁甲基基团衍生物为二甲基二茂铁;
所述加入助磨剂的质量分数为8-10wt%;
所述加入稳定剂的质量分数为10-20wt%;
所述球磨处理时长为2-10h;优选为6h;
所述球磨处理后过100-300目滤筛。
上述该裂解剂中,加入氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种盐作为助磨剂起到细化金属颗粒,阻止金属颗粒发生团聚的作用。
作为优选地,所述铝基合金制氢过程:
所述铝作为活性成份,与水蒸汽发生置换反应生成氢气,在镓、铟、锌、镁、锡作用下将制氢过程中形成的氧化膜分化并在电化学体系作用下促使铝离子吸收电子还原,形成置换还原的动态平衡,从而持续产生氢气:
所述铁作为阳极材料,在与Ni-Sn/MoS2形成的电化学体系作用下,OH-放出电子发生氧化反应生成氧气:4OH-=2H2O+O2+4e。
上述二茂铁甲基基团衍生物作为铝基合金氧化还原体系稳定剂:①具有稳定的夹心结构,铁离子不易形成配位键,在铝基合金氧化还原反应的刺激下,铁离子不断在氧化态和还原态之间转换,维持铝基合金氧化还原过程的稳定性;②电化学的可逆性比较好,电子传递的速度较快;③氧化还原的电位较低,电活性物质干扰小;④稳定性好,在水中的溶解度较小且不受氧影响。不仅为铝基合金氧化还原过程提供稳定的可再生系统,而且在铝基合金和Ni-Sn/MoS2之间形成的电化学体系中起到传递电子的作用。
上述该裂解剂中,铝基合金以金属铝为主要活性成份,需要在保持金属铝的化学活性的同时抑制寄生腐蚀,可以通过添加少量镓、铟、锌、镁、锡来解决,其主要作用机理是通过合金化使金属铝表层氧化膜分化,或形成共晶或金属间化合物,遇水形成微型腐蚀电池,从而持续产生氢气。
作为优选地,所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍的制备方法包括:
1)基体预处理:泡沫镍基体经碱洗除油、蒸馏水冲洗、酸洗活化、蒸馏水超声清洗、干燥后备用;
2)电镀液配制:
选取柠檬酸钠5-15wt%,二硫化钼0.1-0.2wt%,SnCl2·2H2O 0.5-2wt%,NiSO4·6H2O 2-5wt%,H3BO3 0.5-1.5wt%,NaCl 0.25-1wt%,甘氨酸0.1-0.5wt%,抗坏血酸0.05-0.2wt%,十二烷基硫酸钠0.005-0.01wt%,十六烷基三甲基溴化铵0.05-0.2wt%和去离子水75-85wt%;
A、按质量分数选取去离子水与柠檬酸钠、抗坏血酸混合后,加入SnCl2·2H2O搅拌至完全溶解后,静置50-60min,获得溶液A;
B、将NiSO4·6H2O加入溶液A中,搅拌至完全溶解后,静置50-60min,获得溶液B;
C、将二硫化钼加入稀盐酸与十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中,超声清洗10-15min后,加入溶液B中;
D、分别将H3BO3、NaCl、甘氨酸和十二烷基硫酸钠加入溶液B中,搅拌至完全溶解后,静置20-30min,即可进行施镀处理;
所述施镀处理工艺条件:pH 4.0,温度30-40℃,电流密度100mA/cm2,施镀时间10-15min,在泡沫镍基体上沉积Ni-Sn/MoS2复合镀层。
作为优选地,所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍电化学制氢过程:
电化学处理:H2O+M+e=M-Had+OH—(Ⅰ);
电化学脱附处理:H2O+M-Had+e=M+H2+OH—(Ⅱ);
复合脱附处理:M-Had+M-Had=2M+H2(Ⅲ)。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的制备方法,包括如下步骤:
按照相应质量分数选取铝基合金,加入粘结剂,在4-5个大气压下与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍压制成型。
上述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍具有很多孔道,具有较大的比表面积,不仅起到固定铝基合金粉末的作用,而且有利于增加活性成份与水蒸汽的接触面积,提高裂解剂反应活性。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的使用方法,将所述裂解剂置于管式反应装置中,向反应装置中通入水蒸汽,水蒸汽与裂解剂接触反应得到氢氧混合气体,氢气在氢氧混合气体中体积比67%;
所述向反应装置中通入的水蒸汽压力为0.4-0.6MPa;所述水蒸汽温度为160-170℃。
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂的恢复活性方法,在500-600℃下通入二氧化碳与失去活性的裂解剂接触,除去积碳即可;
所述失去活性的裂解剂为积碳覆盖裂解剂活性中心导致裂解剂失活。
实施例1:
将70wt%Al,10wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,2wt%Ga,1wt%In,2wt%Sn,5wt%Fe混合,加入20wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.5MPa、160℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.083Kg氢气,
实施例2:
将60wt%Al,20wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,2wt%Ga,1wt%In,2wt%Sn,5wt%Fe混合,加入20wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.5MPa、160℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.076Kg氢气,
实施例3:
将50wt%Al,20wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,3wt%Ga,2wt%In,5wt%Sn,10wt%Fe混合,加入20wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.5MPa、160℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.065Kg氢气,
实施例4:
将70wt%Al,10wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,2wt%Ga,1wt%In,2wt%Sn,5wt%Fe混合,加入10wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.5MPa、160℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.080Kg氢气,
实施例5:
将50wt%Al,20wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,3wt%Ga,2wt%In,5wt%Sn,10wt%Fe混合,加入10wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.5MPa、160℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.061Kg氢气,
实施例6:
将70wt%Al,10wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,2wt%Ga,1wt%In,2wt%Sn,5wt%Fe混合,加入20wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.2MPa、110℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.045Kg氢气,
实施例7:
将70wt%Al,10wt%Mg,5wt%Zn,5wt%Mn,2wt%Ga,1wt%In,2wt%Sn,5wt%Fe混合,加入20wt%二甲基二茂铁、10wt%NaCl,搅拌均匀,在氮气保护下球磨6h制成粒径100-300目的粉末,加入10wt%水玻璃粘合剂。
按上述铝基合金粉末与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍7:3的配比,在4-5个大气压下压制成型。
将压制好的裂解剂置于管式反应器中,通入0.6MPa、180℃的过饱和水蒸汽。
每公斤水蒸汽可产生0.081Kg氢气,
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述裂解剂主要是由铝基合金、粘结剂和Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍组成;
所述铝基合金、Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按60-70wt%:30-40wt%配比,所述粘结剂按铝基合金质量分数计10-15wt%;
所述铝基合金按质量分数计包括以下组分:
60-70wt%铝,10-20wt%镁,2-5wt%锌,2-5wt%锰,1-2wt%镓,1-2wt%铟,2-4wt%锡和5-10wt%铁组成的铝基合金基体,还包括按铝基合金基体质量分数计8-10wt%的助磨剂和10-20 wt%的稳定剂;
所述稳定剂为二茂铁甲基基团衍生物;
所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按质量分数计包括以下组分:
30-40wt% 泡沫镍基体,60-70wt% Ni-Sn/MoS2复合镀层;
其中Ni-Sn/MoS2复合镀层包括20-40wt%镍,23-46wt%锡,7-14wt%二硫化钼;
所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍的制备方法包括:
1) 基体预处理:泡沫镍基体经碱洗除油、蒸馏水冲洗、酸洗活化、蒸馏水超声清洗、干燥后备用;
2) 电镀液配制:
选取柠檬酸钠5-15wt%,二硫化钼0.1-0.2 wt%,SnCl2·2H2O 0.5-2wt%,NiSO4·6H2O2-5wt%,H3BO3 0.5-1.5wt%,NaCl 0.25-1wt%,甘氨酸 0.1-0.5 wt%,抗坏血酸 0.05-0.2wt%,十二烷基硫酸钠 0.005-0.01 wt%,十六烷基三甲基溴化铵 0.05-0.2wt%和去离子水75-85wt%;
A、按质量分数选取去离子水与柠檬酸钠、抗坏血酸混合后,加入SnCl2·2H2O搅拌至完全溶解后,静置 50-60min,获得溶液A;
B、将 NiSO4·6H2O 加入溶液A中,搅拌至完全溶解后,静置50-60min,获得溶液B;
C、将二硫化钼加入稀盐酸与十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中,超声清洗10-15min后,加入溶液B中;
D、分别将H3BO3、NaCl、甘氨酸和十二烷基硫酸钠加入溶液B中,搅拌至完全溶解后,静置20-30min,即可进行施镀处理;
所述施镀处理工艺条件:pH 4.0,温度 30-40℃,电流密度 100 mA/cm2,施镀时间10-15min,在泡沫镍基体上沉积Ni-Sn/MoS2复合镀层。
2.根据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述粘结剂为水玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述铝基合金的制备方法包括:按照相应质量分数选取铝、镁、锌、锰、镓、铟、锡和铁混合后,加入助磨剂、稳定剂混匀后,在惰性气体保护下球磨处理,获得铝基合金粉末。
4.根据权利要求3所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述助磨剂包括氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种;
所述二茂铁甲基基团衍生物为二甲基二茂铁;
所述加入助磨剂的质量分数为8-10wt%;
所述加入稳定剂的质量分数为10-20 wt%;
所述球磨处理时长为2-10h;所述球磨处理后过100-300目滤筛。
5.根据权利要求4所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述助磨剂为氯化钠;
所述球磨处理时长为6h。
6.根据权利要求3所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述铝基合金制氢过程:
所述铝作为活性成份,与水蒸汽发生置换反应生成氢气,在镓、铟、锌、镁、锡作用下将制氢过程中形成的氧化膜分化并在电化学体系作用下促使铝离子吸收电子还原,形成置换还原的动态平衡,从而持续产生氢气:2Al+6H2O-6e⇌2Al3+ + 3H2+6OH-;
所述铁作为阳极材料,在与Ni-Sn/MoS2形成的电化学体系作用下,OH-放出电子发生氧化反应生成氧气:4OH-=2H2O+O2+4e。
7.根据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂,其特征在于,所述Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍电化学制氢过程:
电化学处理:H2O+ M+ e=M-Had + OH—(Ⅰ);
电化学脱附处理:H2O+ M-Had+ e =M +H2+OH—(Ⅱ);
复合脱附处理:M-Had+ M-Had=2M+H2(Ⅲ)。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的裂解水蒸汽制氢的裂解剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
按照相应质量分数选取铝基合金,加入粘结剂,在4-5个大气压下与Ni-Sn/MoS2复合镀层泡沫镍压制成型。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的裂解水蒸汽制氢的裂解剂的使用方法,其特征在于,将所述裂解剂置于管式反应装置中,向反应装置中通入水蒸汽,水蒸汽与裂解剂接触反应得到氢氧混合气体,氢气在氢氧混合气体中体积比67%;
所述向反应装置中通入的水蒸汽压力为0.4-0.6MPa;所述水蒸汽温度为160-170℃。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的裂解水蒸汽制氢的裂解剂的恢复活性方法,其特征在于,在500-600℃下通入二氧化碳与失去活性的裂解剂接触,除去积碳即可;
所述失去活性的裂解剂为积碳覆盖裂解剂活性中心导致裂解剂失活。
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