[发明专利]一种Fe2+阳极氧化及阴极还原并联产H2的工艺方法

摘要

本发明提供一种Fe2+阳极氧化及阴极还原并联产H2的工艺方法，该方法是在硫酸水溶液中，Fe2+在阳极氧化得到Fe3+，Fe2+在阴极还原生成Fe，同时阴极液中的H+还原生成H2。本发明的工艺方法在阳极实现了Fe3+的再生，阴极实现了Fe2+的脱除并联产得到H2，实现了阴极和阳极同时得到目标产物的成对电化学合成，使双室电极都得到了有效利用。本发明的工艺过程简单，操作控制方便，过程的效率及能量利用率高，设备投资及生产成本低，过程安全可靠，有利于大规模工业化。 1

主权项

1.一种Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂的工艺方法，其特征在于：在隔离膜电化学反应器中，以硫酸为支持电解质，阳极室内硫酸水溶液中的Fe²⁺发生电化学氧化反应生成Fe³⁺；阴极室内硫酸水溶液中的Fe²⁺发生电化学还原反应在阴极上沉积生成Fe，从而脱除了阴极室中硫酸水溶液中的Fe²⁺，经过脱除Fe²⁺的硫酸水溶液进一步经过吸收SO₃或者蒸发脱水后，制备硫酸产品，在阴极电沉积除去Fe²⁺的同时，溶液中的H⁺还原生成H₂，实现阳极制备Fe³⁺的同时阴极脱除阴极室中硫酸水溶液中Fe²⁺并联产H₂；其具体步骤如下：

(1)阳极液配制：将含有Fe²⁺的硫酸水溶液直接作为阳极液；或者在阳极液配制设备中，将硫酸与水混合，再溶入硫酸亚铁，得到含Fe²⁺的硫酸水溶液作为阳极液,硫酸水溶液中硫酸的浓度为0.2mol/L‑8.0mol/L，Fe²⁺浓度为0.2mol/L‑2.0mol/L，操作温度为20℃‑60℃；

(2)阴极液配制：将含有Fe²⁺的硫酸水溶液直接作为阴极液；或者在阴极液配制设备中，将硫酸与水混合，再溶入硫酸亚铁，得到含Fe²⁺的硫酸水溶液作为阴极液,硫酸的浓度为0.2mol/L‑8.0mol/L，Fe²⁺浓度为0.2mol/L‑2.0mol/L，操作温度为20℃‑60℃；

(3)Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂：在隔离膜电化学反应器中，以硫酸为支持电解质，阳极室内硫酸水溶液中的Fe²⁺在阳极发生电化学氧化反应生成Fe³⁺；阴极室内硫酸水溶液中的Fe²⁺在阴极发生还原反应电沉积生成Fe，脱除溶液中的Fe²⁺，同时H⁺在阴极还原得到H₂，实现Fe²⁺阳极氧化制备Fe³⁺及阴极还原脱除铁离子并联产H₂，使双室电极都得到了有效利用。

2.根据权利要求1所述的Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂的工艺方法，其特征在于：第(3)步所述的阳极为PbO₂电极、石墨电极，阳极的几何型状是平板、网状、三维固定床电极或者多孔电极的任意一种。

3.根据权利要求1所述的Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂的工艺方法，其特征在于：第(3)步所述的阴极为铁，阴极的几何型状是平板、网状、三维固定床电极或者多孔电极的任意一种。

4.根据权利要求1所述的Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂的工艺方法，其特征在于：第(3)步Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂过程中，阳极操作电流密度为10mA/cm²‑300mA/cm²，操作温度为20℃‑80℃。

5.根据权利要求1所述的Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂的工艺方法，其特征在于：第(3)步Fe²⁺阳极氧化及阴极还原并联产H₂过程中，阴极操作电流密度为10mA/cm²‑600mA/cm²，操作温度为20℃‑80℃。