[發明專利]通過蒸汽電解制備氫和氧的方法

無效

• 申請號: 201280057387.3
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103987878A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: B·薩拉;F·格拉塞;O·拉克魯瓦;A·西拉;K·拉莫尼;M·凱達姆;竹之內久;D·格雨里奧;B·邦德熱伊奧;P·科洛邦;A·范德利;J·G·桑什茲
• 申請（專利權）人: 阿海琺
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/04;C25B9/10;C25B11/03;C25B3/04;C10G45/44;C10G45/58;C10G47/22;C01C1/04;B01D53/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平

技術領域

本申請涉及利用質子傳導膜通過蒸汽電解制備高度活性的氫和氧。

發明背景

目前，傳導性陶瓷膜是廣泛研究以提高其性能的課題。特別地，這些膜在例如以下領域發現特別有意義的應用：在高溫下水電解產生氫、或通過電化學加氫處理含碳氣體(CO₂、CO)。專利申請WO2008152317和WO2009150352描述了這種方法的實例。

目前，氫(H₂)表現為非常令人感興趣的能量載體，在尤其對于處理石油產品來說可能變得越來越重要，并且其從長遠看可以有利地充當儲量在未來數十年急劇減少的石油和石化燃料的替代物。根據該觀點，仍然需要開發有效的制氫方法。

的確已經描述了很多從不同來源制氫的方法，但這些方法中的許多被證明不適于氫的大規模工業生產。

在這種情形中，例如可以提及從烴類的蒸汽重整來合成氫。該合成途徑的主要問題之一是其產生作為副產物的大量的CO₂類溫室氣體。事實上，生產1噸氫氣釋放8到10噸的CO₂。

因此，未來幾年存在兩個挑戰：尋找可以使用并對我們的環境沒有威脅的新的能量載體(例如氫)，和減少二氧化碳的量。

工業方法的技術經濟評估現在考慮該后者的信息。然而，其主要涉及封存(sequestration)，特別是地下封存在與以前的油儲層不必然對應的迂曲地點中，其最終不可能沒有危險。

對于工業制氫來說有希望的方式是例如在高溫(HTE)、在中等溫度、通常高于200℃下，或可以在200℃和1000℃之間的中間溫度下的被稱為蒸汽電解的技術。

目前，已知兩種蒸汽電解生產方法：

根據圖1所示的第一種方法，采用能夠傳導O^2-離子并在通常750℃到1000℃之間的溫度下操作的電解質。

更具體地，圖1示意性地示出了電解槽1，其包括陶瓷膜2，其傳導O^2-離子，確保電解質隔離陽極3和陰極4的功能。

在陽極3和陰極4之間施加電勢差引起蒸汽H₂O在陰極4側還原。根據以下反應，該還原在陰極4的表面形成氫H₂和O^2-離子符號中的

2e′+VO··+H2O→OOX+H2]]>

根據以下氧化反應，O^2-離子、更具體地說氧空位遷移通過電解質2，以在陽極3表面形成氧O₂，放出電子e’：

OOX→12O2+VO··+2e′]]>

因此，該第一方法使得可以在電解槽10的出口產生：陽極室——氧，和陰極室——混有蒸汽的氫。