[发明专利]电解水制氢的装置及其方法有效

专利信息
申请号: 201410383275.8 申请日: 2011-09-02
公开(公告)号: CN104099635B 公开(公告)日: 2017-02-01
发明(设计)人: 谭延泰 申请(专利权)人: 谭延泰
主分类号: C25B11/03 分类号: C25B11/03;C25B11/12;C25B1/06
代理公司: 北京市安伦律师事务所11339 代理人: 刘良勇,李瑞峰
地址: 213001 江苏常州*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 电解水 装置 及其 方法
【说明书】:

本申请是申请号为201110257885.X、申请日为2011年9月2日、名称为“电解水制氢的装置及其方法”的由同一申请人提交的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域:

本发明涉及一种电解水制氢的方法及其装置,具体地涉及一种在超低电压下通过电解水制氢的方法及其装置。

背景技术:

氢气是最轻的气体,最常见的用途是充填氢气球和氢气飞艇。其次氢气是重要的化工原料。传统工业上制氢的方法有:(1)氯碱工业电解食盐水可副产氢气;或用镀镍的铁电极电解15%的KOH电解液,可制得纯氢;(2)从天然气或裂解石袖气制氢气,这是现在制氢的主要方法;(3)水煤气法制氧,用红热的焦煤与水蒸气反应制得氢气。此外,还有一种通过电解水制造氢气的方法,但是由于其耗能巨大,因而在传统制氢工业中一直未被大规模推广使用。

在传统的电解水制造氢气的工艺上,如图1所示,电解反应刚开始时,由电源1施加到电解池2的阴极电极板3和阳极电极板4之间的外加电压较小,且流过电解池2的电流也很小,两电极板3和4上观察不到电解现象。之后,随着两电极板3和4之间的外加电压(即电动势E)的增大,两电极板3、4表面附着少量氢气和氧气,该反应(也称为正反应)的电化学方程式如下:阴极:4H++4e=2H2;阳极4OH--4e=2H2O+O2。除一部分氢气和氧气溶解到电解池2的电解液中,而吸附在两电极板3和4上的氢气和氧气发生了逆反应,逆反应产生的电动势与外加电压相反,其电化学方程式如下:阴极2H2-4e=4H+;阳极2H2O+O2+4e=4OH-。逆反应阻碍了正反应的进行但始终不超过正反应。因此,外加电压必须克服逆反应产生的电动势。如果继续增大两电极板3和4之间的电压,电路中的电流有少许增加,如图2所示的0-E1段。如图2所示,当电压增至E1- E2段时,氢气和氧气的压力等于大气压力,呈气泡逸出,反电动势达极大值 emax,此后再增加电压至E2,电流I 就呈直线上升。将直线反向外推到于电压轴相交,此交点的电压为分解电压,这是维持电解质电解液不断发生电解所必需外加的最小电压,也叫分解电压(E分解)。例如,用光亮铂作电极电解H2SO4电解液的过程中,水的分解电压为1.67V(E分解=1.67V)。也就是说,在传统电解水制造氢气的工艺中,当外加电解电压必须不小于分解电压时,才能持续地电解电解液中的水而获取氢气。

发明内容:

本发明的范围只由后附的权利要求书所规定,在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。

本发明提供一种电解水制氢系统,包括:用于电解电解液中的水的电解单元;用于向所述电解单元供电的电源模块;用于从含有氢气的电解液中分离出氢气的氢气分离装置;其中,所述电解单元具有第一极板(阴极室16内置极板30)和第二极板(阳极室15内置极板20),所述第一极板和第二极板分别由比表面积大的导电材料制成并具有粉末间隙结构。

其中,所述比表面积大的导电材料为导电活性炭粉末,以及由所述导电活性炭粉末制成的所述第一极板和第二极板均具有粉末间隙和粉末内细孔结构。

其中,所述第一极板和第二极板分别包括金属框架和被并列地放置在所述金属框架上的多个微极板,其中所述微极板由所述导电活性炭粉末制成并具有粉末间隙和粉末内细孔结构。

其中,所述电源模块能够控制所述电解单元的所述第一极板和所述第二极板上的因氢气、氧气发生逆反应而产生的逆向电流值不超过所述电源模块向所述电解单元提供的直流电流的值。

其中,还包括氧气分离装置,用于从含有氧气的电解液中分离出氧气。

其中,还包括补充水注入装置,用于补充电解液在反应中失去的水。

其中,还包括泵,用于维持电解液的工作压力及保持电解液的循环流动。

其中,还包括加热装置,所述加热装置对被输入所述氢气分离装置和/或氧气分离装置之前的所述电解液进行加热。

其中,所述电解液的成分为OH-、H2O。

其中,所述电解液的成分为H+、H2O。

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  • 负载型NiOOH电极材料及其制备方法和用途-201611193407.6
  • 田洋;张琼 - 首都师范大学
  • 2016-12-21 - 2018-07-31 - C25B11/03
  • 本发明公开了一种负载型NiOOH电极材料及其制备方法和用途。根据本发明的所述泡沫镍上负载竖直排列的α‑NiOOH纳米片的电极材料具有大的比表面积,电化学性能稳定,在电解水方面效率更高。根据本发明的所述电极材料的制备方法工艺简单,对环境友好,反应条件温和可控,适合大规模工业化生产。
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