[发明专利]一种金属锂电化学制备氢气的方法

说明书

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，特别是涉及一种金属锂电化学制备氢气 的方法。

背景技术

氢能源应用及技术是未来新型高效能源发展的方向之一，在长期的研究 中氢燃料电池已经得到长足的发展。氢燃料电池不仅可以作为大型的动力电 池使用，同时也可作为小型的燃料式电池，如笔记本电脑、移动电子通讯等。 但一直以来，燃料电池应用的一大障碍就是氢气的制备及储运始终未能得到 理想解决，对于便携式燃料电池来说，这一矛盾更加突出。

目前公知的高压储氢，需要特殊的气体压缩装置以及高压储存容器，设备 投入大，并且不适合移动设备使用。另一类就是金属氢化物储氢或制氢质量 比10％的硼氢化钠制氢，这些方法存在的问题是储氢或制氢量较低。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种制氢量大、制氢质量 比高、能够实现氢气低成本储运的金属锂电化学制备氢气的方法。

本发明所采取的技术方案是：

金属锂电化学制备氢气的方法，包括以下制备过程：

(1)选用带有电极引线、带有厚度为1μm-500μm锂离子导电膜保护的金属 锂阳极；再选用带有电极引线的析氢阴极；将阳极和阴极都放入制氢电解槽；

(2)在阴极上方设置有一个氢气存储器；

(3)在阳极电极引线和阴极电极引线之间串联一个电阻和一个开关；

(4)将电解液倒入制氢电解槽，制氢电解槽上面盖上密封盖；

(5)闭合(3)中的开关，阴极上有氢气析出。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述锂离子导电膜为 耐水的锂离子导电膜，是锂离子导电膜材料自身形成的致密膜，或者是锂离 子导电膜材料在某种基体或骨架上形成的复合致密膜层。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述锂离子导电膜为 锂离子固体电解质材料，或者是含锂离子的过渡金属氧化物，可以是单一的 材料也可以是多种锂离子导电材料的混合。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述锂离子固体电解 质材料为Nasicon、LLTO、Lisicon中的一种；所述含锂离子的过度金属氧化 物为钴酸锂、钛酸锂等中的一种等。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述锂离子导电膜的 厚度是10μm-100μm。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述析氢阴极为导电 石墨。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述(3)中电阻为可 调节电阻。

所述金属锂电化学制备氢气的方法，其特征在于：所述电解液为含10％ 的LiCl水溶液。

本发明具有的优点和积极效果：由于采用了电解槽中将阳极发生 Li-e→Li⁺的电极反应，阴极发生电解液中成分还原析氢的过程，实现了金属 锂电化学制氢。通过控制外电路的电流大小，不需要外加电源，可以对氢气 产生速度进行准确调节或停止；通过采用耐水的锂离子导电膜保护金属锂电 极，实现了金属锂与电解液之间的锂离子导通而电子不导通，保证锂离子能 够通过锂离子导电膜进入水溶液以形成Li-e→Li⁺的电极反应，由于该膜层 的保护，避免了金属锂和水溶液电解液之间的副反应；制氢质量比超过14％， 远高于目前燃料电池中使用制氢质量比10％的NaBH₄材料，实现了制氢量大和 氢气的低成本储运。

附图说明

图1为本发明金属锂电化学制备氢气的方法工作过程原理示意图；

图2为本发明电化学槽装置部分的组成示意图。

图中，1-制氢电解槽，2-电解液，3-析氢阴极，4-锂离子导电膜保护的 金属锂阳极，5-金属锂，6-锂离子导电膜，7-电极引线，8-氢气存储器，9- 外电路电阻及开关。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例， 并详细说明如下：