[发明专利]一种水解制氢气和过氧化氢的方法

说明书

本发明公开了一种水解制氢气和过氧化氢的方法，容器中加入铝粉、氯化镍和氯化钯，并加入去离子水进行产氢和置换反应，制得氢气和铝镍钯三元合金；将铝镍钯三元合金中加入去离子水和氧气进行产过氧化氢反应，反应后将溶液固液分离，所得液体为过氧化氢溶液；本发明利用腐蚀电池的原理、金属镍良好的析氢性能，以及钯对氢气氧化为过氧化氢过程的催化作用提高产氢和过氧化氢效率，而且还将反应物中的镍盐和铜盐转化成有磁性的镍铜合金回收，具有明显的经济效益和环境效益，因此，本发明方法操作简单、制备高效、环境友好、适用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于制氢技术领域，具体涉及一种水解制氢气和过氧化氢的方法。

背景技术

氢气(H₂)作为一种可再生、环境友好型的燃料，因具有高燃烧值和良好的燃烧性能，其应用推广对解决当前能源危机具有里程碑的意义。然而，H₂因具有密度小、易爆炸等特点使其存在着存储与运输不便的问题，一直限制着H₂的进一步应用。相比H₂气体，水更方便运输及储存。因此，根据需要分解水制H₂的技术因可将H₂的生产、存储与运输结合起来而受到越来越多的关注。

目前，水解制H₂的方法包括电解水制H₂、光解水制H₂、活泼金属分解水制H₂等。其中A1-水反应制H₂技术具有以下优点：(1)常温常压下产H₂量高；(2)反应副产物无污染且还可以通过拜耳过程还原成金属A1作循环使用或直接用于生产耐火材料和高铝水泥；(3)铝的价格相对低廉、在地壳中储量丰富。这些优点使得A1-水制H₂技术成为一种很有潜力的原位制H₂技术。但是，Al非常活泼，极易被氧化，其表面有一层致密的氧化物保护膜，使A1与水的反应在常温下通常无法顺利进行。因此，如何消除铝表面已形成的氧化膜是实现铝水解产H₂反应顺利进行的关键。

目前，常见破坏铝表面钝化膜以促进铝水反应的方法主要包括:使用酸碱溶液溶解铝、加入添加剂球磨金属铝、化学修正铝的氧化物外壳以及通过添加低熔点金属形成铝合金等。这些方法往往存在一些不足：如，使用酸碱溶液溶解铝会在水中引入大量的酸和碱，处理不当会造成酸和碱污染的风险；球磨金属铝会消耗大量的机械能；化学修正铝的氧化物外壳如高温真空热处理会消耗大量的热能；铝合金的制备不仅需要高温，同时也会加入一些贵金属如Ga,In,Sn和Bi等，从而增加生产成本。因此，研发一种新型、高效、操作简单的金属铝水反应制H₂技术有较大的实用价值。

过氧化氢(H₂O₂)不仅是一种广泛应用于医疗、食品、化学等多个领域的的工业原料以及化学试剂，还是一种具有潜力的能源载体。蒽醌法是工业生产过氧化氢的传统方法，但是这种方法不仅能耗高，而且生产过程会造成严重的环境问题。此外，过氧化氢存在不宜储藏、难运输等缺点，增加了过氧化氢的应用成本。因此，通过环保并且低成本的工艺在水中原位制过氧化氢具有重要的意义。催化H₂还原氧气制过氧化氢被认为是最环境友好的方法之一。但是，H₂存储与运输不便以及易爆炸的问题制约着该技术的进一步发展和应用。因此，通过分解水原位产生的氢气制备高价值过氧化氢更具有吸引力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能在常温常压下使铝水反应有效进行且工艺简单、易实施的水解制氢气和过氧化氢的方法，解决了目前铝水反应制H₂时面临的因致密的铝氧化物在金属铝表面覆盖而导致其在常温、常压下与水反应制H₂难以进行以及利用外加H₂制备H₂O₂时存在很大安全隐患的问题。