[发明专利]高效热电化学制氢装置及其制氢方法

权利要求书

1.高效热电化学制氢装置，包括电极和电解液，其特征在于：所述的电极分别为量子点敏化TiO₂纳米管阵列薄膜电极为热电化学制氢体系的阳极，泡沫镍为对电极，电解液为含有Na₂SO₃和Na₂S的水溶液；

所述的量子点敏化TiO₂纳米管阵列薄膜电极由以下方法制得：

(1)TiO₂纳米管阵列薄膜的制备

将高纯的钛片机械抛光至高亮且表面无明显划痕，然后将机械抛光后的钛片浸入腐蚀液中进行化学抛光，直至钛片表面无细小气泡冒出，将化学腐蚀后的钛片用去离子水洗净，吹干；腐蚀液由HF、HNO₃、H₂O按照体积比为1∶4∶5配制；

化学抛光后的钛片作阳极，高纯石墨为阴极，含F^-的有机试剂为电解液，槽电压30～100V，阳极和阴极距离5～15cm，阳极氧化3～7小时；将阳极氧化后的钛片清洗干净并充分干燥；

阳极氧化后的钛片置于马弗炉内晶化退火，温度400～700℃，时间2～4小时；

对晶化退火后的钛片用质量浓度5～15％的H₂O₂溶液超声处理5～25分钟，再用5～25g/L NaOH水溶液浸泡24小时以补充热处理时损失的羟基，得到钛基锐钛矿型TiO₂纳米管阵列薄膜；

(2)量子点敏化TiO₂纳米管薄膜电极的制备

将钛基锐钛矿型TiO₂纳米管阵列薄膜置入0.001～0.5mol·L^-1的水溶性铅盐中，停留5～30min后取出，经去离子水洗净并吹干；以0.01～0.5mol·L^-1NaBH₄为保护剂，再浸渍于0.001～0.5mol·L^-1的钠盐水溶液中5～30min，取出后用去离子水洗净并吹干；以上过程作一个周期，往复循环1-20个周期处理，获得量子点敏化TiO₂纳米管阵列薄膜电极；钠盐水溶液为Na₂S、NaHTe、Na₂SeO₃中的一种或多种混合物的水溶液。

2.根据权利要求1所述的高效热电化学制氢装置，其特征在于：高效热电化学制氢方法为，量子点敏化TiO₂纳米管阵列薄膜电极为热电化学制氢体系的阳极，泡沫镍为对电极，含有0.1～1mol·L^-1Na₂SO₃和0.1～1mol·L^-1Na₂S的水溶液为电解液，在15～95℃、0.5～1.5V、100～1000r/min条件下热电化学制氢。