CN117568848A - 一种电解氢碘酸制氢的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电解制氢技术领域，具体涉及一种电解氢碘酸制氢的装置及方法，所述装置包括电解池中装填氢碘酸溶液作为电解液，所述电解池中的工作电极涂敷有自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂，其制备步骤包括，混合金属前驱体溶液制备、Pt‑M水凝胶前驱体块制备、凝胶老化、Pt基气凝胶制备、HS‑Pt基气凝胶制备。本申请提出的自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂，通过原位自凝胶法制备铂基水凝胶，经过超临界CO2干燥形成气凝胶，再由4‑巯基吡啶修饰于其三维骨架结构上形成单分子层膜，增强了铂基气凝胶电催化剂在酸性环境下的缓蚀能力，并且提高了电解HI产氢的效率。
Description
技术领域
本申请涉及电解制氢技术领域，具体涉及一种电解氢碘酸制氢的装置及方法。
背景技术
热化学硫碘循环（SI循环）主要包括三步反应：Bunsen反应、H2SO4分解反应和HI分解反应，其中HI分解反应是唯一的产氢步骤，其分解率直接影响系统的热效率和产氢速率。至今，HI分解反应存在如下几个问题：一、动力学方面，在没有催化剂的条件下，HI的热分解率非常的低，在500℃时仅有1-2%的分解率；二、热力学方面，在500℃时HI的热力学平衡分解率也仅有22%左右；三、溶液组成方面，HI分解反应温度区间在400℃-500℃，该系统内包含HI-I2-H2O-H2四种成分，而氢碘酸是强酸，碘蒸汽具有极强的腐蚀性，氢气易使金属发生氢脆现象，复杂的工况及反应环境对催化剂也提出了更严格的要求。
例如中国专利申请公开号：CN109926046A，名称：一种氢碘酸分解制氢用催化剂及其制备方法，其公开的催化剂由载体和活性金属组分组成，载体采用微米级介孔空心二氧化硅球或者核壳结构玻璃纤维球，活性金属组分负载在介孔空心二氧化硅球壳内表面或者核壳结构玻璃纤维的壳层内部。活性金属组分来自元素周期表第八族元素中的至少一种；活性金属在催化剂中的质量百分含量为0.1-50％，其在温度300-900℃，常压-50atm条件下催化氢碘酸分解反应。但是该发明中300℃-900℃的反应温度区间，能耗高，且其实施例中合成的双金属及三金属催化剂中活性组分负载量过高，而且随着催化时间的增持，比较容易出现金属颗粒增大，活性组分团聚、金属流失等问题。
再例如中国专利申请公开号：CN116621115A，名称：一种高压分解碘化氢制取压缩氢气的工艺及装置，其公开了将纯化后的氢碘酸相加压至49-80MPa，后分两次进行升温至400-550℃，氢碘酸液体在高温高压下催化分解，其需要使用Inconel 625合金制造的球形反应釜，进而实现液态氢碘酸的直接分解。对于大规模的工业生产来说，建设和运维的成本仍需压缩。
由上可知，传统的硫碘循环制氢系统中，HI分解采用的是热催化分解形式。若想获得较高的催化分解率，首先反应物HI的浓度要足够高，不能含有其他影响反应平衡或者对催化剂产生毒害作用的物质；其次反应需要有足够的温度，反应器内的传热和传质条件良好；最后催化剂要有较高的催化活性和稳定性。要满足以上这些苛刻条件，才能保证HI热分解尽可能地贴近热力学平衡极限分解率。然而即便如此，由于HI的热分解率依然很低，仍会导致有大量的HI在系统内不断进行内循环，造成系统繁杂紊乱，不利于系统的平稳运行。为了摆脱HI热力学平衡分解率低的限制，急需一种新的HI分解方式。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，为此，本申请提出了一种电解氢碘酸制氢的装置及方法，通过新材料自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂的使用，提高了电解HI产氢的效率。
一方面，本申请提出了一种电解氢碘酸制氢的装置，包括电解池中装填氢碘酸溶液作为电解液，所述电解池中设有工作电极，工作电极表面涂敷有自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂；所述催化剂的制备步骤包括，S1，制备混合金属前驱体溶液，将过渡金属前驱体和铂前驱体加入到去离子水中，过渡金属前驱体选自FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，铂前驱体选自H2PtCl6·6H2O、PtCl2、PtCl4、C10H14O4Pt；S2，制备Pt-M水凝胶前驱体块，向混合金属前驱体溶液中加入NaBH4溶液，出现的蓬松固体聚集即为Pt-M水凝胶前驱体块；S3，凝胶老化，将制备的Pt-M水凝胶前驱体静置以老化；S4，制备Pt基气凝胶，将老化的Pt-M水凝胶使用溶剂洗涤，而后干燥，得到Pt基气凝胶；S5，制备HS-Pt基气凝胶，将Pt基气凝胶和4-巯基吡啶加入到有机溶剂中，将得到的混合物进行超声分散、沉淀即制得自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂。
特别的，所述S1的过渡金属前驱体和铂前驱体摩尔比为n（过渡金属）：n（Pt前驱体）=（0.01-0.2）：（0.004-0.09），室温下进行搅拌混合形成混合金属前驱体溶液。
特别的，所述S2的NaBH4溶液与金属离子摩尔比为（3-7）：1。
特别的，所述S3中静置的时间为12h-48h。
特别的，所述S4中用于洗涤的溶剂选自丙酮、正己烷、甲醇、乙醇、异丙醇。
特别的，所述S4中干燥采用超临界CO2干燥技术，在温度37-80℃和压力90-200bar下干燥得到Pt基气凝胶。
特别的，所述S5中的有机溶剂选自乙酸溶液、甲酸溶液；Pt基气凝胶和4-巯基吡啶的摩尔比为1：（0.1-0.8）。
特别的，所述S5中超声分散时间为10min-30min，2h-10h静置沉淀，沉淀物分别用乙酸和去离子水洗涤。
特别的，所述电解池采用三电极体系，第一电极5与碳布6连接并且将自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂涂敷在碳布6上作为工作电极，第二电极2与铂片4连接作为对电极，第三电极1以饱和甘汞作为参比电极。
另一方面，本申请还提出了一种电解氢碘酸制氢的方法，使用如上所述的装置，电解池中装填57%的氢碘酸溶液作为电解液3，使用恒电流仪作为电源，标准电压为0.1V-0.3V。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可任意组合，即得本申请各优选实例。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：（1）与传统的碘化氢制备氢气工艺与装置相比，本申请通过电化学方式将HI溶液进行分解，省略传统硫碘循环中EED的预浓缩、精馏塔的HI分离以及HI的热催化分解模块，筒化工艺流程，有利于系统的操作和运行。（2）本申请通过添加过渡金属（Fe、Co、Ni）和铂的前驱体、还原剂以及改性剂，在超临界CO2条件下制备得到Pt基气凝胶催化剂，Pt与过渡金属（Fe、Co、Ni）可以形成复合双金属氧化物结构，产生协同作用，促进电子的转移。同时，增加了催化剂的活性位点，降低过电势。4-巯基吡啶的加入可以在Pt基气凝胶稳定的三维骨架结构上，形成Pt-S键，进而在Pt基气凝胶外表面形成一层由4-巯基吡啶自组装形成的单分子层膜，增强了催化剂在酸性环境下的耐腐蚀能力，克服了传统热催化HI分解催化剂在高温高腐蚀的环境中发生孔道坍塌，活性组分烧结、团聚等问题。（3）本申请制备的自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂在室温下进行催化分解反应，与传统热催化分解HI催化剂相比，能耗较低。本申请的催化剂明显降低电解HI溶液的反应能垒，具有较高的活性和优异的稳定性。其电解HI产氢的性能优于商业铂碳（20%铂负载量的Pt/C催化剂）。本申请的催化剂制备方法简单、易操作、环境友好，易于批量生产。当然，本申请的任一技术方案并不一定同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为根据本申请一个实例的电解氢碘酸制氢装置的示意图。
图2为电化学氢碘酸分解制氢的原理图。
图3为不同催化剂的电化学析氢反应的LSV对比曲线。
图4为根据本申请实例1制备材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合本申请的附图，对本申请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申请的一部分实施例，旨在用于解释发明构思。基于本申请的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
描述所用术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
除非另有明确的规定和限定，描述所用术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。
描述所用术语“一个具体实施例”意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本申请提出的一种自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂，其制备步骤包括：步骤1，混合金属前驱体溶液制备，将过渡金属前驱体和铂前驱体加入到去离子水中，过渡金属前驱体和铂前驱体摩尔比为n（过渡金属）：n（Pt前驱体）=（0.01-0.2）：（0.004-0.09），室温下进行搅拌混合形成混合金属前驱体溶液。过渡金属前驱体选自FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，铂前驱体选自H2PtCl6·6H2O、PtCl2、PtCl4、C10H14O4Pt。
步骤2，Pt-M水凝胶前驱体块，向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的NaBH4溶液，NaBH4溶液与金属离子摩尔比为（3-7）：1，边搅拌边加入，可观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，出现蓬松固体，蓬松固体聚集形成Pt-M水凝胶前驱体块。
步骤3，凝胶老化，将制备的Pt-M水凝胶前驱体静置以老化，Pt-M水凝胶前驱体静置时间为12-48h。
步骤4，Pt基气凝胶制备，将老化的Pt-M水凝胶使用溶剂多次洗涤进行溶剂交换，溶剂选自丙酮、正己烷、甲醇、乙醇、异丙醇。随后采用超临界CO2干燥技术，在温度37-80℃和压力90-200bar下干燥得到Pt基气凝胶。
步骤5，HS-Pt基气凝胶，将Pt基气凝胶和4-巯基吡啶加入到有机溶剂中，有机溶剂可以是乙酸溶液、甲酸溶液等，Pt基气凝胶和4-巯基吡啶的摩尔比为1：（0.1-0.8），将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为10-30min，静置沉淀2-10h。随后，将得到的HS-Pt基气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
本申请提出的一种自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂，通过原位自凝胶法制备铂基水凝胶，经过超临界CO2干燥形成气凝胶，再由4-巯基吡啶修饰于其三维骨架结构上形成单分子层膜，增强了铂基气凝胶电催化剂在酸性环境下的缓蚀能力。
实施例1
（1）将0.09mol的FeCl3·6H2O和0.04mol的H2PtCl6·6H2O加入到40mL去离子水中，室温下进行搅拌10min，磁子转速为400rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的0.65mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Fe水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Fe水凝胶前驱体静置老化，Pt-Fe水凝胶前驱体静置时间为24h。
（4）溶剂交换：使用正己烷将Pt-Fe水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在60℃和130 bar下干燥得到Pt-Fe气凝胶。
（5）将Pt-Fe气凝胶和0.0585mol的4-巯基吡啶加入到30ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为20min，静置沉淀6h。随后，将得到的HS-Pt-Fe气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例2
（1）将0.01mol的CoCl2·6H2O和0.004mol的PtCl2加入到20mL去离子水中，室温下进行搅拌5min，磁子转速为200rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的0.042mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Co水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Co水凝胶前驱体静置老化，Pt-Co水凝胶前驱体静置时间为12h。
（4）溶剂交换：使用丙酮将Pt-Co水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在37℃和90 bar下干燥得到Pt-Co气凝胶。
（5）将Pt-Co气凝胶和0.0014mol的4-巯基吡啶加入到5ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为10min，静置沉淀2h。随后，将得到的HS-Pt-Co气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例3
（1）将0.2mol的NiCl2·6H2O和0.09mol的PtCl4加入到100mL去离子水中，室温下进行搅拌30min，磁子转速为800rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的2.03mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Ni水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Ni水凝胶前驱体静置老化，Pt-Ni水凝胶前驱体静置时间为48h。
（4）溶剂交换：使用甲醇将Pt-Ni水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在80℃和200 bar下干燥得到Pt-Ni气凝胶。
（5）将Pt-Ni气凝胶和0.232mol的4-巯基吡啶加入到50ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为30min，静置沉淀10h。随后，将得到的HS-Pt-Ni气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例4
（1）将0.05 mol的Fe(NO3)3·9H2O和0.07 mol的C10H14O4Pt加入到80mL去离子水中，室温下进行搅拌20min，磁子转速为700rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的1.85mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Fe水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Fe水凝胶前驱体静置老化，Pt-Fe水凝胶前驱体静置时间为36h。
（4）溶剂交换：使用乙醇将Pt-Fe水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在70℃和180 bar下干燥得到Pt-Fe气凝胶。
（5）将Pt-Fe气凝胶和0.195mol的4-巯基吡啶加入到40ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为25min，静置沉淀8h。随后，将得到的HS-Pt-Fe气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例5
（1）将0.15 mol的Co(NO3)2·6H2O和0.01mol的C10H14O4Pt加入到40mL去离子水中，室温下进行搅拌15min，磁子转速为400rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的0.25mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Co水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Co水凝胶前驱体静置老化，Pt-Co水凝胶前驱体静置时间为20h。
（4）溶剂交换：使用异丙醇将Pt-Co水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在50℃和120 bar下干燥得到Pt-Co气凝胶。
（5）将Pt-Co气凝胶和0.015mol的4-巯基吡啶加入到20ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为15min，静置沉淀4h。随后，将得到的HS-Pt-Co气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例6
（1）将0.09mol的FeCl3·6H2O和0.04mol的H2PtCl6·6H2O加入到40mL去离子水中，室温下进行搅拌10min，磁子转速为400rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的0.042mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Fe水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Fe水凝胶前驱体静置老化，Pt-Fe水凝胶前驱体静置时间为24h。
（4）溶剂交换：使用正己烷将Pt-Fe水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在60℃和130 bar下干燥得到Pt-Fe气凝胶。
（5）将Pt-Fe气凝胶和0.0585mol的4-巯基吡啶加入到30ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为20min，静置沉淀6h。随后，将得到的HS-Pt-Fe气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
实施例7
（1）将0.09mol的FeCl3·6H2O和0.04mol的H2PtCl6·6H2O加入到40mL去离子水中，室温下进行搅拌10min，磁子转速为400rpm。
（2）向混合金属前驱体溶液中加入新鲜配制的0.65mol的NaBH4溶液，边搅拌边快速加入，观察到溶液的颜色立刻发生变化。搅拌后，蓬松的固体逐渐出现，并聚集在一起形成Pt-Fe水凝胶前驱体块。
（3）凝胶老化：将制备的Pt-Fe水凝胶前驱体静置老化，Pt-Fe水凝胶前驱体静置时间为24h。
（4）溶剂交换：使用正己烷将Pt-Fe水凝胶洗涤3-5次进行溶剂交换，将剩余物质去除。采用超临界CO2干燥技术，在60℃和130 bar下干燥得到Pt-Fe气凝胶。
（5）将Pt-Fe气凝胶和0.0014mol的4-巯基吡啶加入到30ml乙酸溶液中，将得到的混合物进行超声分散，超声分散时间为20min，静置沉淀6h。随后，将得到的HS-Pt-Fe气凝胶分别用乙酸和去离子水进行多次洗涤。
如图1和图2所示，本申请提供了一种电解氢碘酸制氢的装置，包括设于电解池中的第一电极5、第二电极2和第三电极1，第一电极5与碳布6连接并且将实施例1-7制备的催化剂涂敷在碳布6上作为工作电极，第二电极2与铂片4连接作为对电极，第三电极1以饱和甘汞作为参比电极，电解池中装填氢碘酸溶液作为电解液3，本申请使用57%的氢碘酸溶液作为示例，使用恒电流仪作为电源，标准电压为0.1-0.3V。在外加直流电源的作用下，阳极的碘离子被氧化成碘单质，阳极生成的电子通过电解液向阴极移动，H+在阴极表面被还原成氢气。在整个电流密度测试范围内，阳极液中HI的浓度越高，电解池电压就越低。高浓度的HI作为反应物，既可以增大阳极表面碘离子的浓度，又可以增大电极两侧氢离子的浓度差，促进氢离子的传输。
优选的，工作电极的制造方法：将催化剂加入到Nafion溶液和无水乙醇的混合溶液中，将溶液超声分散均匀，并将其涂覆在碳布上，最后在氙灯中烘干。其中，Nafion溶液和无水乙醇的体积比为0.05-1:5。
工作电极的制造方法：称取实施例1-7制备的催化剂5mg加入到5%Nafion和无水乙醇组成的混合溶液中，其中5%Nafion溶液体积为200μL，无水乙醇溶液体积为800μL，超声20分钟使溶液分散均匀。将超声后的溶液均匀的喷涂在碳布上，其中碳布的大小为1x1cm2，将喷涂后的碳布在氙灯下干燥，即得到工作电极。
对比例1
现有的Pt/C催化剂，Pt负载量20wt%作为对比。
按照上述电解测试过程，实施例1-实施例7制备的催化剂和现有的Pt/C催化剂用于电化学HI分解产氢反应，得到如图3所示的线性扫描伏安(LSV)曲线。从图3可以发现实施案例1的电催化析氢效果最好。
进一步，以实施例1的催化剂作为示例，通过SEM得到图4，可以发现本申请的催化剂活性组分分布均匀，具有明显的三维骨架结构，有利于电子的传输，而且能保护金属在反应过程中的流失和团聚，从而促进催化性能。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。
Claims (10)
1.一种电解氢碘酸制氢的装置，包括电解池中装填氢碘酸溶液作为电解液，其特征在于：所述电解池中设有工作电极，工作电极表面涂敷有自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂；所述催化剂的制备步骤包括，S1，制备混合金属前驱体溶液，将过渡金属前驱体和铂前驱体加入到去离子水中，过渡金属前驱体选自FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，铂前驱体选自H2PtCl6·6H2O、PtCl2、PtCl4、C10H14O4Pt；
S2，制备Pt-M水凝胶前驱体块，向混合金属前驱体溶液中加入NaBH4溶液，出现的蓬松固体聚集即为Pt-M水凝胶前驱体块；
S3，凝胶老化，将制备的Pt-M水凝胶前驱体静置以老化；
S4，制备Pt基气凝胶，将老化的Pt-M水凝胶使用溶剂洗涤，而后干燥，得到Pt基气凝胶；
S5，制备HS-Pt基气凝胶，将Pt基气凝胶和4-巯基吡啶加入到有机溶剂中，将得到的混合物进行超声分散、沉淀即制得自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S1的过渡金属前驱体和铂前驱体摩尔比为n（过渡金属）：n（Pt前驱体）=（0.01-0.2）：（0.004-0.09），室温下进行搅拌混合形成混合金属前驱体溶液。
3.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S2的NaBH4溶液与金属离子摩尔比为（3-7）：1。
4.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S3中静置的时间为12h-48h。
5.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S4中用于洗涤的溶剂选自丙酮、正己烷、甲醇、乙醇、异丙醇。
6.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S4中干燥采用超临界CO2干燥技术，在温度37-80℃和压力90-200bar下干燥得到Pt基气凝胶。
7.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S5中的有机溶剂选自乙酸溶液、甲酸溶液；Pt基气凝胶和4-巯基吡啶的摩尔比为1：（0.1-0.8）。
8.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述S5中超声分散时间为10min-30min，2h-10h静置沉淀，沉淀物分别用乙酸和去离子水洗涤。
9.根据权利要求1所述的一种电解氢碘酸制氢的装置，其特征在于：所述电解池采用三电极体系，第一电极（5）与碳布（6）连接并且将自组装膜修饰铂基气凝胶电催化剂涂敷在碳布（6）上作为工作电极，第二电极（2）与铂片（4）连接作为对电极，第三电极（1）以饱和甘汞作为参比电极。
10.一种电解氢碘酸制氢的方法，其特征在于：使用如权利要求1-9任意一项所述的装置，电解池中装填57%的氢碘酸溶液作为电解液（3），使用恒电流仪作为电源，标准电压为0.1V-0.3V。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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