[发明专利]提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置

说明书

本发明涉及一种提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置。在间接硫化氢电解工艺中，以铁离子氧化还原电对为媒介，可实现常温常压下硫化氢电解同时制取氢气和硫磺的过程。但是该过程中铁离子可穿透电化学反应装置的隔膜，严重影响阴极的氢气产生过程，进而降低整个系统的性能。本发明通过将可与铁离子配位的螯合剂加入到电催化反应系统的阴极室，螯合剂可与穿透电解池隔膜到达阴极的铁离子形成稳定的螯合物，抑制铁离子在阴极的电化学还原过程，从而提高间接硫化氢电解氢气析出产率。

技术领域

本发明涉及利用间接电解法处理硫化氢的技术，特别地，本发明涉及一种提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置。

背景技术

硫化氢是一种有毒有害气体，它主要来源于石油和天然气开采加工，煤化工等行业。传统的硫化氢处理工艺主要有克劳斯法和湿式吸收法，上述两类方法可以有效地净化含硫化氢的气体，并且脱硫的过程中同时回收硫磺。但最大的缺点是硫化氢中的氢元素被氧化为水而不能有效利用。为了实现资源的综合利用，近年来，利用间接电解法处理硫化氢的新技术逐渐受到人们的重视。

中国专利申请CN105018958A提供一种光、电催化-化学环反应耦合分解硫化氢的方法，该方法通过分两步进行硫化氢的转化，最终将硫化氢分解为元素硫和氢气。该方法中，第一步由光电催化或电催化还原氢离子产生氢气，同时在阳极上得到氧化还原电对的氧化态；第二步由氧化还原电对的氧化态与硫化氢反应得到元素硫和氢离子，并且氢离子经过隔膜从电化学反应池阳极传到阴极参与第一步的过程；第二步得到的元素硫可分离回收。

间接电解硫化氢原理如下：

电化学反应：

阴极：2H⁺+2e^-→H₂ (1)

阳极：A^--2e^-→A⁺ (2)

化学反应：

A⁺+H₂S→A^-+S+2H⁺ (3)

总反应：

H₂S→S+H₂ (4)

A^-/A⁺为媒介体：Fe³⁺/Fe²⁺。

在上述间接硫化氢电解工艺中，以铁离子氧化还原电对为媒介，可实现常温常压下硫化氢电解，同时制取氢气和分离出硫磺的过程。但是，业已发现，在该反应运行过程中，阳极室氧化生成的Fe³⁺逐渐渗透电解池隔膜到达阴极，而Fe³⁺的还原电位比H⁺更正，故更容易被阴极还原，因此，渗透的Fe³⁺严重影响到阴极的氢气产生过程，进而降低整个系统的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高氢气产率的间接硫化氢电解方法，其借助螯合剂能够有效缓解铁离子穿透电解池隔膜，从而基本上克服现有技术中存在的析氢性能下降的问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于间接硫化氢电解的装置，其通过在阴极室包括螯合剂，能够有效缓解现有技术因铁离子穿透电解池隔膜导致的析氢性能下降的问题。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供一种提高氢气产率的间接硫化氢电解方法，其中，在间接硫化氢电解的过程中，在阴极室加入螯合剂，所述螯合剂与从阳极室的电解液中穿透隔膜至所述阴极室的铁离子形成螯合物，降低氢气析出的干扰。