[发明专利]一种电化学脱除混合气中氧气的方法

权利要求书

1.一种电化学脱除混合气中氧气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在常压下，向电化学装置的阴极通入含氧混合气，阳极通入阳极原料；所述电化学装置为含有高温质子交换膜的电化学装置，所述阳极原料为可发生氧化反应并能提供氢离子的物质；

2）对所述电化学装置进行控温加热，加热的温度为100-200°C；然后施加电压，使电化学装置的阴极发生氧还原反应，脱除含氧混合气中的氧气，阳极发生氧化反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧混合气为氮气、氩气、二氧化碳、稀有气体中的至少一种与氧气混合组成的气体，或空气、模拟烟道气中的一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述阴极中通入含氧混合气的含氧量为4-25%；所述阳极原料包括氢气、H₂O、抗败血酸、5-羟甲基糠醛中的任意一种；所述阳极原料为氢气时，所述电压的范围控制在0.1-0.4 V。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温质子交换膜为PBI膜或PES-PVP膜。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述阴极中通入含氧混合气的流速为20-150 sccm，所述阳极原料的流速为100-150 sccm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤1）之前，向阴极通入纯Ar，阳极通入纯H₂，采用两电极体系循环伏安法进行多次电极活化，设置扫描速率从大到小，循环电势范围在0.05 V和1.0 V之间，循环扫描50-200圈。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述电化学装置为两电极体系。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电化学装置包括膜电极（2）以及依次设置在膜电极（2）两侧的PTFE垫片（3）、流场板（4）、导电金属板（5）、外壳侧板（1）；所述电化学装置的阴极设置有阴极原料进料口（11）和阴极产物出料口（12），电化学装置的阳极设置有阳极原料进料口（13）和阳极产物出料口（14）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述膜电极（2）由以下方法制备得到：

（a）将阴极导电载体负载催化剂、粘结剂、溶剂混合超声，得阴极浆液；将阳极导电载体负载催化剂、粘结剂、溶剂混合超声，得阳极浆液；

（b）将所述阴极浆液超声喷涂在疏水碳纸上，得到待活化阴极扩散电极；将所述阳极浆液超声喷涂在另一疏水碳纸上，得到待活化阳极扩散电极；

（c）将待活化阴极扩散电极、待活化阳极扩散电极置于Ar氛围中进行热活化，得到阴极扩散电极（22）和阳极扩散电极（23）；

（d）将阴极扩散电极（22）、质子交换膜（21）、阳极扩散电极（23）依次叠合后热压成膜电极（2）。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤（a）中，所述阴极导电载体负载催化剂中，阴极导电载体为导电碳材料，催化剂为过渡金属基催化剂、铂基催化剂中的至少一种；所述阳极导电载体负载催化剂中，阳极导电载体为导电碳材料，催化剂为过渡金属基催化剂、贵金属催化剂中的至少一种；

所述步骤（b）中，所述待活化阴极扩散电极中，疏水碳纸上催化剂的载量为0.5-2 mg/cm²；所述待活化阳极扩散电极中，疏水碳纸上的催化剂的载量为0.5-2 mg/cm² ；

所述步骤（c）中，所述热解活化的温度为200-400°C，热解活化的时间为0.5-3 h；

所述步骤（d）中，所述质子交换膜（21）需在浓磷酸中浸泡1-7天；所述热压的温度为120-180°C，压强为0.1-0.5 MPa。