[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

说明书

本发明公开了一种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，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。将含有氧化态的化学电解液与硫化氢气体接触反应，得到硫单质、氢离子，同时氧化态的化学电解液被还原；接着，将含有氢离子和还原的化学电解液的混合物返回至液流电池阳极室进行循环。质子穿过液流电池隔膜到达阴极室，到达阴极室的质子和还原态的化学电解液在催化剂的作用下生成氢气，同时还原态的化学电解液被氧化，将氧化的化学电解液回流到液流电池阴极室实现循环。本方法硫化氢的吸收率达到99.9％，转化率达到98％。本发明的另一方面还提供了电解硫化氢所用装置。

技术领域

本发明涉及一种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，属于有害气体处理领域。

背景技术

硫化氢是一种有害气体，广泛存在于工业尾气排放、生物沼气、天然气和页岩气中。硫化氢不但会对环境造成巨大的污染而且严重危害人类健康。

目前，常用的硫化氢处理方法有碱液吸收法、高温裂解法、等离子体分解法和高温催化转化法等，然而二次污染、高耗能、低收益严重制约了上述方法的发展。因此，在温和的反应条件下，发明一种有效绿色的处理方法和装置具有重要的意义。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种液流电池辅助的硫化氢分解的方法，该方法能将硫化氢转化为具有高附加值的氢气和硫磺，从而实现对含有害硫化氢气体的无害化处理。该方法处理效率较高，效果显著。

所述含液流电池辅助的硫化氢转化处理方法，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。

将含有氧化态的化学电解液与硫化氢气体接触，得到硫单质和氢离子，同时氧化态的化学电解液被还原；接着，将含有氢离子和还原的化学电解液的混合物返回至液流电池阳极室进行循环。

质子穿过液流电池隔膜到达阴极室，到达阴极室的质子和还原态的化学电解液在催化剂的作用下生成氢气，同时还原态的化学电解液被氧化，将氧化的化学电解液回流到液流电池阴极室进行循环。

可选地，所述液流电池的阳极室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。

可选地，液流电池的阴极室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。

可选地，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；所述酸液的摩尔浓度为1×10^-3～10mol/L。