[发明专利]一种电解水产生高纯氢的装置及方法

说明书

本发明公开了一种电解水产生高纯氢的装置及方法。该装置包括电解池，该电解池的阴极室一端通过涂敷有产氧催化剂RuO₂的Ti片封口、阳极室一端通过涂覆有产氢催化剂Ni₃P的Ti片封口，且阴极室的Ti片与阳极室的Ti片彼此正对对接，该对接处的阴极室、阳极室之间形成夹角；阴极室、阳极室远离所述对接处的另一端均分别设有出气孔；阴极室、阳极室内均充入碱性电解液，且阴极室内置入辅助电极NiOOH极片，阳极室内置入辅助电极Ni(OH)₂极片，辅助电极Ni(OH)₂极片、NiOOH极片与外部电源的正负极连接。本发明方法与上述装置对应。本发明彻底解决了电解水的过程中氢气和氧气发生混合的问题，同时可以不间断的产生氢气，得到高纯的氢气。

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，尤其涉及一种电解水产生高纯氢的装置及方法。

背景技术

随着人类社会的高速发展，人们对于能源的需求也日益增长，但是随着化石燃料如煤、石油、天然气等不可再生资源的日渐枯竭，人类急需寻找可再生的清洁能源替代化石燃料。

氢气被认为是最有希望取代化石燃料的可再生能源。与其他能源相比，它具有高效、环保、能量密度高等优点，此外，氢气燃烧以后的产物是水，对环境没有任何污染，被认为是最佳的能源存储介质。

电解水产氢是一种能利用可再生能源(如风能、太阳能等)产生氢气的方法，但是在电解过程中阴极产生的氢气和阳极产生的氧气容易发生混合，而氢气和氧气的混合，不仅会带来安全性问题，而且也会在后期的气体的纯化过程中增加成本和能耗。

产氢的原理：

在酸性条件下

负极反应：H₂O→1/2O₂+2H⁺+4e^-

正极反应：2H⁺+2e^-→H₂

在碱性条件下

负极反应：4OH^-→2H₂O+O₂+4e^-

正极反应：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-。

在电解水产氢领域，研究者们一直在寻找分开产氢产氧的方法。如夏永姚课题组利用有机电池材料PTPAn作为固态的氧化还原中间体，将产氢和产氧分成两步，在时间上将产氢产氧分开。又如Leroy Cronin利用H₃PMo₁₂O₄₀作为电子质子缓冲溶液，也是在电解水的过程中，在时间上将产氢产氧分开，已达到收集纯净氢气的目的。但这些方法虽然能产生纯净的氢气，但是时间效益不明显，需要消耗两倍的时间来产生氢气，而且溶液中可能会有残留的气体，导致氢氧的混合。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电解水产生高纯氢的装置及方法，旨在采用引入辅助电极的方法解决现有电解水的过程中产生的氢气和氧气发生混合的问题。

本发明是这样实现的，一种电解水产生高纯氢的装置，该装置包括电解池，该电解池的阴极室一端通过涂敷有产氧催化剂RuO₂的Ti片封口、阳极室一端通过涂覆有产氢催化剂Ni₃P的Ti片封口，且阴极室的Ti片与阳极室的Ti片彼此正对对接，该对接处的阴极室、阳极室之间形成夹角；