[发明专利]液流电池辅助的硫化氢分解制取氢气和硫磺的方法及装置

权利要求书

1.一种液流电池辅助的硫化氢分解制取氢气和硫磺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

液流电池在充电的情况下，阳极生成氧化态的化学电解液，阴极生成还原态的化学电解液；

在吸收塔内将含有氧化态的阳极化学电解液与硫化氢气体接触反应，得到硫单质、氢离子，同时氧化态的阳极化学电解液被还原；接着，将含有氢离子和还原的阳极化学电解液的混合物返回至液流电池阳极室，再次生成氧化态的阳极化学电解液；阳极化学电解液在吸收塔和阳极室之间进行循环；

质子穿过液流电池隔膜到达阴极室，在催化反应器中质子和含有还原态的阴极化学电解液在催化剂的作用下生成氢气，同时还原态的阴极化学电解液被氧化，将氧化的阴极化学电解液回流到液流电池阴极室，生成还原态的阴极化学电解液，阴极化学电解液在吸收塔和催化反应器之间进行循环；

所述方法所用装置包括液流电池装置、吸收塔装置和催化反应器装置；

所述阳极化学电解液和阴极化学电解液的产生在液流电池装置中进行；

所述硫化氢的吸收在所述吸收塔装置中进行；

所述氢气析出反应在催化反应器装置中进行；

所述液流电池包括阳极室和阴极室；所述阳极室的出液口与所述吸收塔装置的进液口管路连接；所述阳极室的进液口与所述吸收塔装置的出液口管路连接；所述阴极室的出液口与所述催化反应器装置的进液口管路连接；所述阴极室的进液口与所述催化反应器装置的出液口管路连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选液流电池的阳极室的化学电解液中氧化还原电对选自I₃^-/I^-、Br₂/Br^-、Fe³⁺/Fe²⁺、VO₂⁺/VO²⁺中的至少一种；

所述氧化还原电对的摩尔浓度为1×10^-5~5mol/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选液流电池的阴极室的化学电解液中氧化还原电对选自H₆[P₂W₁₈O₆₂]/Li₆[P₂W₁₈O₆₂]、Cr²⁺/Cr³⁺、V²⁺/V³⁺中的至少一种；

所述氧化还原电对的摩尔浓度为1×10^-5~5mol/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，催化液流电池的阴极氧化还原电对析氢反应的催化剂包括NiP、FeP、CoP、WP、MoWP、MoS₂、WS₂、MoC、WC非贵金属催化剂，以及Pt/C、RuP贵金属催化剂中的至少一种。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，液流电池所选的电解液为盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸中的至少一种；

所述氧化还原电对的摩尔浓度为1×10^-3~10mol/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液流电池所选隔膜为Nafion膜、多孔陶瓷隔膜、多孔聚烯烃膜、磺化聚苯砜膜中的一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液流电池的充电电压为0.1-5 V。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收塔装置内沿所述吸收塔装置的纵向间隔设置多层筛板；所述筛板为石英砂筛板，所述石英砂筛板的孔隙直径为10-500微米；所述的催化反应器装置内沿所述催化反应器的纵向间隔设置多层筛板，析氢催化剂固定在多层筛板上，所述筛板为多孔陶瓷筛板，所述多孔陶瓷筛板的孔隙直径为10-500微米。