[發明專利]在硫碘循環制氫中以電化學分解HI制氫的方法及裝置

有效

• 申請號: 201711178514.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107904617B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王智化;何勇;張彥威;岑可法;周志軍;楊衛娟;劉建忠;黃鎮宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C25B1/10
• 分類號: C25B1/10;C25B1/24;C25B13/02;C25B9/00;C25B15/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種在硫碘循環制氫中以電化學分解HI制氫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)以單電池作為電化學分解HI制氫的反應器，單電池具有陽極石墨電極、陰極石墨電極，并以質子交換膜作為隔膜；

向單電池陽極側的電解液腔注入HIx相溶液，向陰極側的電解液腔注入去離子水；HIx相溶液來自硫碘循環制氫系統并經液液分離，控制溶液中的HI濃度為6.0～9.0mol/kgH₂O，碘單質濃度為3.6～10.8mol/kgH₂O；

(2)通電進行分解反應，控制單電池中電流密度恒定在100mA/cm²，操作反應條件為常壓、溫度30～75℃；每隔兩分鐘測量一次單電池的電解電壓；

(3)經過分解反應，陽極側HIx相溶液中的I^-被氧化為I₂，生成的H⁺通過質子交換膜到達陰極側，在陰極被還原為氫氣；

(4)陽極側的HIx相溶液在電解反應后碘單質濃度上升，將其循環回Bunsen反應器中作為Bunsen反應原料，陰極側的去離子水在電解反應后循環回陰極儲液罐，陰極生成的氫氣由經過在線氫氣分析儀的管路送出。

2.一種用于實現權利要求1所述方法的在硫碘循環制氫中以電化學分解HI制氫的裝置，包括用于為電解反應供電的恒壓/恒流電源，其特征在于：該裝置還包括：作為反應器的單電池，以及陰極儲液罐和液液分離罐；

所述單電池以質子交換膜作為隔膜并由其分隔形成兩個電解液腔，陽極和陰極均為石墨電極，分別通過導線與恒壓/恒流電源的正極和負極連接；陽極側的電解液腔用于注入HIx相溶液，陰極側的電解液腔用于注入去離子水；單電池兩側各設一個加熱片，分別通過導線連接至溫度控制儀；

所述陰極儲液罐外部包圍設置加熱器，加熱器由溫度控制儀實現控溫；陰極儲液罐有一路輸出管路經液體流量調節泵連接至單電池陰極側的電解液腔底部，該電解液腔的頂部設一路輸出管路連接至陰極儲液罐的頂部；

所述液液分離罐的頂部設進料管接至Bunsen反應罐的底部，液液分離罐的底部設一路輸出管路經液體流量調節泵連接至單電池陽極側的電解液腔底部，該電解液腔的頂部設一路輸出管路連接至Bunsen反應罐的頂部。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述陰極儲液罐頂部還設有一個引入氬氣的管路。

4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，在單電池的內腔中依次布置了下述部件：加熱片、絕緣襯墊、鋁板、導電板、陰極石墨電極、密封墊片、質子交換膜、密封墊片、陽極石墨電極、導電板、鋁板、絕緣襯墊和加熱片。

5.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，與電解池陽極側電解液腔相連的管路是由耐酸耐腐蝕材料制成，在管路外部纏有保溫加熱帶。