[发明专利]常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法

权利要求书

1.一种常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、气体扩散电极的制备：将气体扩散层材料置于平板加热台上，加热温度为20～200℃，将催化剂浆料均匀地喷涂在气体扩散层材料上，干燥后得到气体扩散电极即电解池的阴极；

所述催化剂浆料中的催化剂包括：Pt、Pd、Pt或Pd与非贵金属合金、金属氮化物/氧化物、金属酞菁、碳材料、碳-非金属化合物类催化剂或基于Pt、Pd、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的单原子催化剂；

制作电解池的阳极时，在导电基底上喷涂催化剂粉末；所述催化剂粉末包括：Ir、Ru基催化剂和基于Fe、Co、Ni非贵金属元素的催化剂，阳极为气体扩散电极；

所述催化剂喷涂后的负载量为0.005～10mg·cm-2；

步骤2：采用流体电解池，以离子交换膜隔离两个电极室，分别置放阴极电解液和阳极电解液，将气体扩散电极作为电解池阴极，将导电基底制作的电极作为电解池阳极；

步骤3：电解反应时，氢氧混合气体的流速为50sccm，阴极电解液的流速为50sccm，阳极电解液的流速为50sccm；在电解池氢氧混合气体的出口制得纯度达到99.9999%以上的氢气；

其中，氢氧混合气体的流入是在阴极一侧，且其流向与阴极电解液、阳极电解液流向一致。

2.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述催化剂浆料为：将质量为1～1000mg的催化剂粉末，分散于体积0.2～200mL的溶剂中，并加入3.3μL～3.3mL的Nafion溶液，随后超声分散后得到催化剂浆料。

3.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述催化剂浆料中的催化剂包括：Pt、Cu/Pt、Ni/Pt、Co/Pt、Fe/Pt、Co-N₄、Fe-N₄、CoPc、NiPc或CNT。

4.根据权利要求2所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述超声分散时间为10～120分钟。

5.根据权利要求2所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述溶剂包括：无水乙醇、异丙醇或者异丙醇与去离子水混合溶液。

6.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述气体扩散层材料包括：碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布或炭黑纸。

7.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述阴极电解液和阳极电解液中的电解质为酸性、中性或碱性电解质。

8.根据权利要求1或7所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述阴极电解液和阳极电解液包括：0.01～5M的盐酸、0.01～5M的硫酸、0.01～5M的KCl溶液、0.01～10M的KHCO₃溶液或0.01～10M的KOH溶液。

9.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述氢氧混合气体中氧气浓度为0.01~5%。