[實用新型]一種基于二維材料的電化學固氮合成氨裝置

有效

• 申請號: 202220518329.7
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN218989419U
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 楊澤林;張得輝;孟小吻;龔曉穎;張福達;馮振
• 申請（專利權）人: 河南工學院
• 主分類號: C25B1/27
• 分類號: C25B1/27;C25B9/19;C25B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型專利公開了一種基于二維材料的電化學固氮合成氨裝置，涉及二維材料與電化學固氮領域，其包括反應罐體、電源控制按鈕、氫氣進氣孔、氮氣進氣孔、混合氣體出氣孔、二維材料絡合物薄膜、反應艙、握把、前置承重腳和后置承重腳。氫氣和氮氣分別通過氫氣進氣孔和氮氣進氣孔進入反應罐體，氮氣分子被固定在二維材料絡合物薄膜上，在附加電壓作用下與氫氣進行反應得到氨氣，生成的氨氣與多余的氫氣、氮氣通過混合出氣孔排出罐體。

技術領域

本實用新型屬于電化學領域，尤其涉及電化學催化領域，具體涉及一種基于二維材料的電化學固氮合成氨裝置。

背景技術

氮氣是一種惰性大且不易活化的單質，廣泛用于化工、制藥等領域。目前合成氨普遍采用高溫高壓的方法，條件苛刻且不易對各分步反應進行控制。現階段，對提高固氮效率的研究中大部分都還集中于調控催化劑粒徑、活性吸附位點等方法，這些方法盡管在一定程度上獲得了一些效果，但固氮效率依舊不高。

發明內容

鑒于此，本實用新型的目的是針對現有固氮裝置技術中存在的析氫副反應嚴重、固氮效率低等問題，提供一種基于二維材料的電化學固氮合成氨裝置。裝置包含反應罐體、電源控制按鈕、氫氣進氣孔、氮氣進氣孔、混合氣體出氣孔、二維材料絡合物薄膜、反應艙、握把、前置承重腳和后置承重腳。

所述反應罐體上側設有電源控制按鈕，左側設有氫氣進氣孔和氮氣進氣孔，右側設有混合氣體出氣孔。

所述反應罐體底部外側焊接有前置承重腳與后置承重腳，可支撐反應罐體，并有效避免反應罐體滑動。

所述的反應罐體內部嵌有反應艙，反應艙上設有握把，可以通過握把實現反應艙和反應罐體的分離與嵌入。

所述的二維材料絡合物薄膜嵌合在反應艙內壁。二維材料絡合物薄膜依附在網狀隔板之上，可保證其平穩且不松動。

所述的二維材料絡合物薄膜為鉬原子附著在二維材料表面所形成具有催化性能的絡合物二維薄膜。

相比于現有技術，本實用新型的優勢在于：

所采用的二維材料與鉬原子絡合物薄膜對電化學合成氨具有較高的催化性能，不僅能提高電化學固氮效率，降低反應進行的條件要求，還可明顯抑制析氫副反應的進行，具有較高的選擇性，將氫氣和氮氣通入反應罐體，經過各層二維絡合物薄膜催化，即可得到氨氣，經混合氣體通氣孔排出，大大提高了固氮效率，該裝置結構簡單，且便于更換反應艙內二維絡合物薄膜，使裝置的使用壽命大大延長。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是裝置的整體結構圖。

圖2是圖1中A區域的局部放大圖。

圖3是圖1中B區域的局部放大圖。

圖4是圖1中C區域的局部放大圖。

圖5是反應罐體的整體結構圖。

圖6是反應艙整體結構圖。

圖中：1-反應罐體、2-電源控制按鈕、3-氫氣進氣孔、4-氮氣進氣孔、5-混合氣體出氣孔、6-二維材料絡合物薄膜、7-反應艙、8-握把、9-前置承重腳、10-后置承重腳。

具體實施方式

下面結合附圖1-6和實施例對本實用新型進行進一步說明：

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5與圖6所示，一種基于二維材料的電化學固氮合成氨裝置包括反應罐體1、電源控制按鈕2、氫氣進氣孔3、氮氣進氣孔4、混合氣體出氣孔5、二維材料絡合物薄膜6、反應艙7、握把8、前置承重腳9與后置承重腳10，反應艙7嵌入在反應罐體1內部。