[發明專利]一種聚丙烯塑料制氫的方法

在審

• 申請號: 202210847902.3
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115123998A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 張兆熙;介翔宇
• 申請（專利權）人: 武漢新碳科技有限公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01B3/22;C01B3/52;C01B3/56;C10B53/07;C10B57/06;B01J23/755;B01J23/745
• 代理公司: 北京睿陽聯合知識產權代理有限公司 11758
• 代理人: 張穎

本發明涉及聚丙烯塑料制氫的方法，該方法以聚丙烯塑料為原料，采用微波催化處理制備得到高純氫氣。本發明提供的基于微波技術的高效且低碳的制氫方法，通過催化劑與微波的相互作用，實現高選擇性、高效且完全的脫氫處理，實現從聚丙烯塑料制備高純氫氣，不產生有害物質，低排放，是一種綠色低碳的制氫方法。

技術領域

本發明屬于能源再生領域，尤其涉及一種以聚丙烯塑料為原料制氫的方法。

背景技術

聚丙烯塑料是一種熱塑性加成聚合物，被廣泛應用在包括消費品包裝、汽車工業的塑料零件和紡織品等日常用品中，是世界上最常用的塑料之一。聚丙烯塑料的主要特點包括：耐化學性、彈性和韌性、耐疲勞性、高電阻良好的絕緣材料、透射率高等，因此可以作為理想的容器，且聚丙烯在一定的撓度范圍內具有彈性，在變形早期會經歷塑性變形而不破裂，因此通常被認為是“韌性”材料。

但聚丙烯塑料使用壽命短，一般在1個月-3個月，且難以被回收和回收價值低。像其它熱塑性塑料一樣，聚丙烯塑料難以被降解。因此，聚丙烯塑料是一種難以處理，且遺棄率高的塑料垃圾。目前，處理聚丙烯塑料方法為焚燒或填埋，均為高排放、高污染的處理方法。因此，環保高效的創新工藝方法是處理聚丙烯塑料的急切需求。

鑒于未來對氫能的需求，科學家一直在尋找氫含量高且穩定的儲氫材料，而聚丙烯高分子是一種富含氫元素的固體原材料，其含氫量約為14.2％。但有選擇性地從聚丙烯高分子中提取氫氣是一個巨大的挑戰。因為聚丙烯塑料是一種高分子聚合物，通過高溫熱解聚丙烯塑料會產生成百上千的熱解產物，這些產物分類廣泛且難以被利用；在塑料熱解油的制備中需要進一步精餾、重整等處理，且過程中容易造成二次污染。對于從聚丙烯塑料制氫的方法，研究人員開發了重整和熱裂解-重整的多步反應流程，但是重整反應和熱裂解反應均需要較高的反應溫度，且產生的氫氣多為氫氣和一氧化碳的合成器；并且產生大量的二氧化碳排放。

因此，亟需開發一種以聚丙烯塑料為原料高產量制備氫氣的方法，同時避免二氧化碳大量排放。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供了一種由聚丙烯塑料經微波催化脫氫技術制氫的方法。該方法基于微波催化脫氫技術，從聚丙烯塑料特別是聚丙烯廢料中分解制備得到高純氫氣，過程中不產生二氧化碳排放或其他有害物質排放，提供了一種綠色制氫方法和清潔的處理聚丙烯塑料方法。

具體而言，本發明提供的聚丙烯塑料制氫的方法，所述方法以聚丙烯塑料為原料，進行微波催化處理，制備得到含氫氣體；所述微波催化采用的催化劑選自碳材料、過渡金屬材料或以碳材料為載體的過渡金屬材料。

在一些實施方式中，所述碳材料選自碳黑、活性炭和碳化硅。

在一些實施方式中，所述過渡金屬材料選自鐵鎳系金屬材料。

優選地，所述過渡金屬材料選自金屬鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、金屬鎳、氧化鎳、鐵鎳合金和混合鐵鎳氧化物。

更優選地，所述過渡金屬材料選自金屬鐵、氧化鐵和鐵鎳合金。

在一些實施方式中，所述以碳材料為載體的過渡金屬材料中，碳材料與過渡金屬材料的質量比為1:(2～10)，優選為1:(3～6)，更優選為1:(4～5)。

在一些優選的實施方式中，所述微波催化采用的催化劑選自碳黑、活性炭、碳化硅、鐵鎳合金、碳黑擔載的鐵鎳合金、碳黑擔載的金屬鐵或碳黑擔載的氧化鐵。

在一些實施方式中，所述微波催化處理在標準大氣壓、氧氣含量低于5000ppm的惰性環境中進行；和/或，處理時間為30～70分鐘。

在一些實施方式中，本發明提供的聚丙烯塑料制氫的方法，所述方法以聚丙烯塑料為原料，包括連續進行的兩段微波催化處理；其中：

第一段微波催化是在催化劑A的作用下，對粉碎后的聚丙烯塑料進行一次微波處理，生成混合氣體；