[發(fā)明專利]一種水解制氫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010108237.7
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111204708B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴玉俊;徐婷婷;王寧
• 申請（專利權(quán)）人: 河北師范大學
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 郝曉紅

本發(fā)明涉及制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種水解制氫方法。所述水解制氫方法具體是將鎂粉置于含有醋酸鹽的電解質(zhì)溶液中進行反應，并收集產(chǎn)生的氣體，所述醋酸鹽為醋酸錳和醋酸鎳中的至少一種，所述電解質(zhì)溶液中醋酸鹽的濃度為0.01?3.5M，所述鎂粉中的鎂與所述醋酸鹽的摩爾比為40?50:1?350。本發(fā)明的制氫過程，操作簡單、原料易儲存，鎂粉無需前期處理，大大降低制氫成本，整個過程操作簡單，產(chǎn)氫速率和收率都很高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制氫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水解制氫方法。

背景技術(shù)

氫能具有較高的能量密度以及環(huán)境友好等特點，其作為一種新能源受到了廣泛關(guān)注。

目前的制氫技術(shù)中包括氫化物水解制氫(NaBH₄、MgH₂等)和金屬-水反應制氫。金屬氫化物較活潑，保存條件苛刻，若保存不當會影響產(chǎn)氫效率。現(xiàn)階段采用的金屬-水反應制氫主要包括鋁或鎂與水反應、鋁或鎂復合物與水反應，以及鋁或鎂合金-水反應制氫。采用這幾種方法制備的材料與水反應后，產(chǎn)氫量較高，但是這些合金作為制氫原料均需要前期的熔煉或球磨合成，且熔煉和磨球過程中還需要加入貴重金屬，提高生產(chǎn)成本。另外，鎂金屬表面的氧化膜較鋁表面氧化膜容易被破壞，更易于與水反應。因此，為了降低生產(chǎn)成本以及快速產(chǎn)生高純氫氣，探索新的制氫方法具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有制氫方法存在生產(chǎn)成本高和產(chǎn)氫速率低的問題，本發(fā)明提供一種水解制氫方法。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術(shù)方案：

一種水解制氫方法，將鎂粉置于含有醋酸鹽的電解質(zhì)溶液中進行反應，并收集產(chǎn)生的氣體，所述醋酸鹽為醋酸錳和醋酸鎳中的至少一種，所述電解質(zhì)溶液中醋酸鹽的濃度為0.01-3.5M，所述鎂粉中的鎂與所述醋酸鹽的摩爾比為40-50:1-350。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的水解制氫方法，按一定比例，將鎂粉置于含有醋酸鹽的電解質(zhì)溶液中，利用鎂粉將醋酸鹽溶液中的錳或鎳置換出來，置換出來的錳或鎳單質(zhì)，可在溶液中與剩余的鎂形成微電池，具有一定的催化加速作用，可加速鎂的腐蝕，加快氫氣的產(chǎn)生；另一方面，置換出的部分金屬單質(zhì)可與水繼續(xù)反應產(chǎn)生氫氣，實現(xiàn)了在弱堿條件下快速獲得高純度和高容量的氫氣，整個過程不會對容器產(chǎn)生任何腐蝕和損壞；以醋酸鹽溶液作為電解質(zhì)溶液，在限定的濃度下進行制氫反應，可免去原料中鎂粉的前期熔煉或球磨過程，鎂粉可使用普通鎂單質(zhì)，且錳和鎳的醋酸鹽溶液穩(wěn)定性好，易儲存，大大降低制氫成本，整個過程操作簡單，產(chǎn)氫速率和收率都顯著提高。

優(yōu)選的，所述鎂粉的純度≥90％，粒徑為50-200μm。

優(yōu)選的，所述電解質(zhì)溶液中醋酸鹽的濃度為0.2-3.5M。

優(yōu)選的，反應溫度為25-50℃。

優(yōu)選的，所述反應溫度為30-40℃。

上述優(yōu)選的反應溫度，可進一步加快置換反應速率，同時有助于提高接下來的金屬-水反應產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量。

優(yōu)選的，所述醋酸鹽為醋酸錳。

鎂與Mn²⁺離子反應，置換出Mn單質(zhì)，生成的Mn仍能與水反應，產(chǎn)生氫氣。Mg與Mn²⁺的反應消耗了Mg，然而Mn與水反應產(chǎn)生氫氣，這一反應過程中產(chǎn)生的氫氣總量沒有減少，反而略高于理論產(chǎn)氫量。

優(yōu)選的，所述醋酸錳在電解質(zhì)溶液中的濃度為0.5-2M，所述鎂粉中鎂與所述醋酸錳的摩爾比為4-5:2-20。

上述比例/濃度的鎂粉與醋酸錳的結(jié)合，進一步提高產(chǎn)氫速率的同時，還可以避免其它雜志氣體的產(chǎn)生，使收集的氫氣純度達到99％以上。

優(yōu)選的，所述收集產(chǎn)生的氣體的方法為排水集氣法。

具體實施方式