CN116334652A - 电解水生产高纯氢气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制氢的技术领域，具体为电解水生产高纯氢气的方法。包括以下步骤：将原水进行沉淀、吸附净化之后流入电解池中；将催化剂加入电解池中进行混合；通过将阴极板、阳极板分别固定电解池中的阴极室、阳极室；在阴极室、阳极室上均设置出气孔，往阴极室、阳极室内均充入碱性电解液，且阴极室内置入辅助电极NiOOH极片，阳极室内置入辅助电极Ni(OH)2极片；阴极室出气孔处收集到氧气，阳极室出气孔处收集到氢气。本发明的目的在于提供电解水生产高纯氢气的方法，其可在常温常压下高效地将氢气中的氧气还原去除，具有绿色、安全、低成本、高效率等明显优势，更符合绿色化工的要求。
Description
技术领域
本发明涉及制氢的技术领域，具体为电解水生产高纯氢气的方法。
背景技术
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。
但是半导体工业领域需要大量的高纯气体，高纯是指所需气体中的杂质含量低于几个ppb。常规的分离杂质，提纯产品气体的方法包含不同温度、压力条件下的吸附和深冷精馏分离，但却无法满足氢气的纯度达到99.9999％以上的要求，因此，氢气中氧气的深度脱除成为一个亟待解决的问题。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供电解水生产高纯氢气的方法，其可在常温常压下高效地将氢气中的氧气还原去除，具有绿色、安全、低成本、高效率等明显优势，更符合绿色化工的要求。
技术方案
本发明提供电解水生产高纯氢气的方法，其包括以下步骤：
1)将原水进行沉淀、吸附净化之后流入电解池中；
2)将催化剂加入电解池中进行混合；
3)通过将阴极板、阳极板分别固定电解池中的阴极室、阳极室；
4)在阴极室、阳极室上均设置出气孔，往阴极室、阳极室内均充入碱性电解液，且阴极室内置入辅助电极NiOOH极片，阳极室内置入辅助电极Ni(OH)2极片；
5)阴极室出气孔处收集到氧气，阳极室出气孔处收集到氢气。
优选的，所述步骤1)中将原水进行沉淀，将沉淀池的上清液经管道送至吸附池通过反渗透膜进行过滤。
所述通过反渗透膜进行过滤的原水再次经过阳离子交换膜和阴离子交换膜净化过滤，实现超纯水的制备。
所述步骤3)中阴极板、阳极板之间形成夹角。
所述步骤4)中阴极板、辅助电极NiOOH极片与外部电源之间组成第一电路。
所述步骤4)中、阳极板、入辅助电极Ni(OH)2极片与外部电源之间组成第二电路。
所述步骤2)中的催化剂包括硫脲、取磷钼酸、葡萄糖、无水乙醇、芳纶纤维。
1)根据权利要求7所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述催化剂制备方法包括以下步骤：
2)将硫脲、葡萄糖进行研磨；
3)将研磨好的硫脲、葡萄糖与磷钼酸加入到无水乙醇中，室温下搅拌；
4)加入芳纶纤维，继续搅拌；
5)将上述芳纶纤维取出后置于表面皿中，干燥，老化，得老化后芳纶纤维；
6)将老化后芳纶纤维在氮气保护下的管式炉中焙烧，冷却后即得电解水制氢用催化剂。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的目的在于提供电解水生产高纯氢气的方法，其可在常温常压下高效地将氢气中的氧气还原去除，具有绿色、安全、低成本、高效率等明显优势，更符合绿色化工的要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供电解水生产高纯氢气的方法，包括以下步骤：
将原水进行沉淀，将沉淀池的上清液经管道送至吸附池通过反渗透膜进行过滤，通过反渗透膜进行过滤的原水再次经过阳离子交换膜和阴离子交换膜净化过滤，实现超纯水的制备，吸附净化之后流入电解池中；
将催化剂加入电解池中进行混合；
通过将阴极板、阳极板分别固定电解池中的阴极室、阳极室，阴极板、阳极板之间形成夹角；
在阴极室、阳极室上均设置出气孔，往阴极室、阳极室内均充入碱性电解液，且阴极室内置入辅助电极NiOOH极片，阴极板、辅助电极NiOOH极片与外部电源之间组成第一电路，阳极室内置入辅助电极Ni(OH)2极片，阳极板、入辅助电极Ni(OH)2极片与外部电源之间组成第二电路；
阴极室出气孔处收集到氧气，阳极室出气孔处收集到氢气；
本发明中催化剂包括硫脲、取磷钼酸、葡萄糖、无水乙醇、芳纶纤维。
本发明中催化剂制备方法包括以下步骤：
1)将硫脲、葡萄糖进行研磨；
2)将研磨好的硫脲、葡萄糖与磷钼酸加入到无水乙醇中，室温下搅拌；
3)加入芳纶纤维，继续搅拌；
4)将上述芳纶纤维取出后置于表面皿中，干燥，老化，得老化后芳纶纤维；
5)将老化后芳纶纤维在氮气保护下的管式炉中焙烧，冷却后即得电解水制氢用催化剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将原水进行沉淀、吸附净化之后流入电解池中；
2)将催化剂加入电解池中进行混合；
3)通过将阴极板、阳极板分别固定电解池中的阴极室、阳极室；
4)在阴极室、阳极室上均设置出气孔，往阴极室、阳极室内均充入碱性电解液，且阴极室内置入辅助电极NiOOH极片，阳极室内置入辅助电极Ni(OH)2极片；
5)阴极室出气孔处收集到氧气，阳极室出气孔处收集到氢气。
2.根据权利要求1所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述步骤1)中将原水进行沉淀，将沉淀池的上清液经管道送至吸附池通过反渗透膜进行过滤。
3.根据权利要求2所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述通过反渗透膜进行过滤的原水再次经过阳离子交换膜和阴离子交换膜净化过滤，实现超纯水的制备。
4.根据权利要求1所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述步骤3)中阴极板、阳极板之间形成夹角。
5.根据权利要求1所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述步骤4)中阴极板、辅助电极NiOOH极片与外部电源之间组成第一电路。
6.根据权利要求1所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述步骤4)中、阳极板、入辅助电极Ni(OH)2极片与外部电源之间组成第二电路。
7.根据权利要求1所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述步骤2)中的催化剂包括硫脲、取磷钼酸、葡萄糖、无水乙醇、芳纶纤维。
8.根据权利要求7所述的电解水生产高纯氢气的方法，其特征在于,所述催化剂制备方法包括以下步骤：
1)将硫脲、葡萄糖进行研磨；
2)将研磨好的硫脲、葡萄糖与磷钼酸加入到无水乙醇中，室温下搅拌；
3)加入芳纶纤维，继续搅拌；
4)将上述芳纶纤维取出后置于表面皿中，干燥，老化，得老化后芳纶纤维；
5)将老化后芳纶纤维在氮气保护下的管式炉中焙烧，冷却后即得电解水制氢用催化剂。
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