[发明专利]基于喷射电化学装置还原偏硼酸钠制备硼氢化钠的储氢装置

说明书

本发明公开了一种基于喷射电化学装置还原偏硼酸钠制备硼氢化钠的储氢装置，包括电解装置和电解液循环装置，电解装置包括电源，与电源正极相连的阳极、与电源负极相连的阴极，和电解池，所述电解池中盛有电解液；所述电解液循环装置包括循环泵，位于循环泵两端连接的进液端和出液端，所述进液端插入电解液的下方，所述出液端与喷头相连，与所述电解装置的阴极相对设置。本发明的装置采用外在流体动力使得BO₂^‑和BH₄^‑离子从阳极快速喷出，喷射在阴极表面，可以有效避免BO₂^‑和BH₄^‑阴离子向阳极电迁移，有效改善BO₂^‑向阴极表面的传质，提高BO₂^‑在阴极发生电化学还原的速率，提升硼氢化钠制备效率。本发明装置结构简单，成本低。

技术领域

本发明属于储氢材料制作领域，具体涉及一种基于喷射电化学装置还原偏硼酸钠制备硼氢化钠的储氢装置。

背景技术

可再生能源制氢体系的构建是实现绿色氢能供应体系的前提。目前我国96％的产氢主要还是来自化石燃料制氢和化工副产氢。硼氢化钠作为一种优良的储氢材料，其储氢密度可达10.8wt％，再生产物无污染，放氢纯度高。目前所采用的电化学还原NaBO₂制备NaBH₄的具体反应过程如式(1)所示：

NaBO₂+2H₂O→2O₂+NaBH₄ (1)

利用电化学还原法制备硼氢化钠所存在的主要问题为在电解过程中，根据同性相斥、异性相吸的原理，BO^2-阴负离子会向阳极移动，使得阴极附近BO^2-离子浓度降低，导致BO^2-离子还原为BH^4-离子十分困难，就算在阴极还原生成BH^4-离子，BH^4-离子也会因为向阳极表面移动从而发生氧化反应被消耗。所以在电解过程中，传质的影响至关重要。

目前大多数研究者选用的是隔膜电解槽，分为阴极室与阳极室，中间用阳离子交换膜隔开，但是这种电解槽下采用电解电还原得到的NaBH₄浓度低，转化率低，并且需要电量大。

发明内容

针对现有技术中电解法电化学还原偏硼酸钠制备硼氢化钠中所使用的装置传质效率差、耗电量大，电解效率低的问题，为了改善传质条件，减小电解过程中偏硼酸根离子向阳极电迁移的影响，本发明设计了一种基于喷射电化学装置还原偏硼酸钠制备硼氢化钠的储氢装置，由电源，恒温磁力搅拌器，蠕动泵，喷头组成，供电方式采用直流电解，阴极上施加电源负极，喷头上施加电源正极。阴极贴近喷头，可以减小偏硼酸根离子电迁移的影响，利用该工艺电化学还原制备的硼氢化钠浓度高，工艺简单，成本低。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于喷射电化学装置还原偏硼酸钠制备硼氢化钠的储氢装置，包括电解装置和电解液循环装置，电解装置包括电源，与电源正极相连的阳极、与电源负极相连的阴极，和电解池，所述电解池中盛有电解液；所述电解液循环装置包括循环泵，位于循环泵两端连接的进液端和出液端，所述进液端插入电解液的下方，所述出液端与喷头相连，与所述电解装置的阴极相对设置。

作为本发明的进一步改进，所述电解装置的阴极和阳极设置在电解液的液面上方，从所述喷头中所喷射的电解液以不低于0.28ml/s的流速射向所述的阴极。

优选的，所述电解液以0.37-0.89ml/s的流速射向所述的阴极。

作为本发明的进一步改进，所述喷头通过导体连接件连接在所述循环泵的出液端，所述电解装置的电源正极与所述导体连接件相连。