离子膜催化法或电渗析催化法水制氢及其应用的制作方法

文档序号:11811335阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种采用电渗析海水淡化和扩散渗析的工艺条件、结合离子交换膜催生自由基离子的原理,以水为原料制备氢气和氧气及副产双氧水的方法,其特征为用离子交换膜与氢氧化钾或氢氧化钠溶液组合为水制氢的催化体系;水制氢的小室直流电压或槽电压为0-1V。

2.采用电渗析海水淡化和扩散渗析的工艺条件,以水为原料制备氢气和氧气及副产双氧水的方法,包括以下次序的几个步骤:

选用普通的电渗析器,或者选用普通的碱性电解水制氢的电解槽,或者选用普通的离子膜烧碱电解槽;用普通的阳离子交换膜或普通的阴离子交换膜将所选的电渗析器或电解槽分隔为阴极室和阳极室二个小室,或者分隔为阳极室和给料室和阴极室三个小室,选择铁或镍或不锈钢等金属作为阴极电极材料或阳极电极材料,选择活性碳或石墨等耐氧化材料作为阳极电极材料;在分隔的各小室分别加入计算量的KOH或NaOH水溶液或加入计算量的纯水,或在阳极室加入活性碳粉或加入一切能有效捕集和分解羟基自由基的催化剂或试剂,用泵或电动搅拌器分别驱使各小室的水溶液循环流动;通直流电或不通直流电或间隙式地通直流电,控制小室电压为0-1V,控制小室温度为10-60℃,不断地收集从阴极室溢出的氢气和从阳极室溢出的氧气并计量,用化学法跟踪分析各小室溶液中KOH或NaOH的浓度,当它们的浓度达到预期的要求时, 停止通入直流电,关闭循环泵或电动搅拌,收集阳极室溶液中的双氧水产物,最后计算产物氢气的单位电耗。

3.一种采用本离子膜催化法还原碳酸盐制备甘油和乙二醇和甲醇和乙醇和丁四醇和戊醇和己醇等低碳混合醇的电化学法;同时也是一种利用碳酸盐制备乙醇酸和乙酸和甲酸和草酸和葡萄糖酸和丁糖酸等有机酸的电化学法;同时也是一种利用碳酸盐制备乙烷和丁烷和丙烷和戊烷和己烷等烷烃类有机物的电化学法;同时也是一种将硝酸盐等几乎所有的矿物盐还原为相应的含X-H键的可燃物(注:X表示所有的元素)的电化学法,其特征为用离子交换膜与KOH或NaOH溶液组合为一种催化体系;合成反应的同时联产氧气和氢气;水制氢的小室电压或槽电压为0-1V。

4.在水溶液中采用离子交换膜催化反应还原碳酸盐等几乎所有的矿物盐为可燃物的方法,包括以下次序的几个步骤:

选用普通的海水淡化电渗析器及其电极材料,用阳离子交换膜或阴离子交换膜将该电渗析器分隔为阴极室和阳极室二个小室,或分隔为阳极室和给料室和阴极室三个小室,在各小室分别加入计算量的质量浓度为5-50%的KOH或NaOH水溶液或加入计算量的纯水,用泵或电动搅拌器分别驱使各小室的水溶液循环流动;在阴极室加入计算量的碳酸盐 或硝酸盐或硫酸盐或硅酸盐或磷酸盐等所有的矿物盐的水溶液或水悬浮液,通直流电或不通直流电或间隙式地通直流电,控制各小室的温度为10℃-60℃,控制小室电压或槽电压为0-1V,不断地收集从阳极室溢出的氧气和从阴极室溢出的氢气并计量,用碳酸盐分析仪或离子色谱仪跟踪分析加入阴极室水溶液中矿物盐的浓度,待加入阴极室水溶液中矿物盐的浓度下降至预期值时即停止通电,关闭循环泵或电动搅拌,收集阴极室的还原产物并计量,同时收集阳极室的过氧化氢副产物,最后计算还原产物的收率。

5.一种电渗析法从多元醇等碱水混合物料液中分离或提纯KOH或NaOH联产氢气和氧气及过氧化氢的方法,其特征为用离子交换膜与氢氧化钾或氢氧化钠组合为一种催化体系;同时联产氢气和氧气;水制氢的小室电压或槽电压为0-1V。

6.采用电渗析和扩散渗析的工艺条件,从各种碱水混合物料液中分离和提纯KOH或NaOH同时联产氢气及氧气和过氧化氢的方法,包括以下次序的几个步骤:

选用普通的海水淡化电渗析器及其离子交换膜和电极材料,用阴离子交换膜和阳离子交换膜将电渗析器依次分隔为阴极室和给料室和阳极室三个小室,将阴离子交换膜靠近阳极室一边,阳离子交换膜靠近阴 极室一边,其它的条件与原电渗析器基本不变;用泵或电动搅拌器分别驱使各小室的水溶液循环流动,在给料室中加入计算量的多元醇或其它各种有机物的碱水混合物料液,或加入本实施例3-7制备的各种碱水混合物溶液,在各小室分别加入计算量的KOH或NaOH水溶液或加入计算量的纯水溶液,通直流电或不通直流电或间隙式地通直流电,控制小室温度为10℃-60℃,控制小室电压为0-1V;不断地收集从阴极室析出的氢气和从阳极室吸出的氧气并计量,用化学法跟踪分析,当给料室溶液中的KOH或NaOH的浓度≤0.5%时,停止通直流电,关闭泵或搅拌;从阴极室回收分离出来的纯KOH或NaOH;从给料室收集多元醇等有机物水溶液或收集加入的上述实施例3-7制备的各种还原可燃物水溶液;从阳极室回收副产的过氧化氢,最后计算KOH或NaOH的回收率及其氢气的单位电耗。

7.阴离子交换膜或阳离子交换膜作为一种催生自由基离子的催化剂在水制氢领域和合成反应领域和分离及提纯氢氧化钾或氢氧化钠领域的应用。

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