[发明专利]用于碱性电解水的电解液和电解装置

说明书

本发明涉及一种用于碱性电解水的电解液和电解装置，该电解液包含碱性电解质溶液和铵盐。该电解装置包括阴极、阳极、隔膜和阴极电解液、阳极电解液，所述电解液为本发明所述的电解液。本发明通过在碱性电解水的电解液中添加少量的铵盐(例如钼酸铵等)降低电解电势；推测所述铵盐降低电解电势的方式是通过在水溶液中以离子的方式促进水的解离，从而降低碱性电解水的过电位，降低电解电势，提高电解能效。

技术领域

本发明涉及电解水技术领域，具体涉及一种用于碱性电解水的电解液和电解装置。

背景技术

随着全球对环保脱碳的日益关注以及可再生能源发电技术的进步，利用风电、光电和水电等可再生能源制氢是实现绿色氢能经济的重要途径。氢能可广泛应用于甲醇生产、油品加氢、合成氨、金属冶炼、供热及车用运输等。可再生能源总量增速显著，将成为主要能源之一，其发电成本随着技术的成熟和规模的扩大在不断下降，可再生能源制氢有望具备市场竞争力。另外，可再生能源制氢可消纳弃风、弃光和弃水电力，获得低成本氢气。

电解水制氢技术包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢、阴离子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢。其中，碱性电解水制氢技术最为成熟，已广泛应用于火电厂和精密电子产品生产等领域。该技术具有设备成本低、寿命长和稳健的优点，但仍存在电流密度低和电解能耗高的缺点。因此，降低电解水的过电位提高电解能效和电流密度是碱性电解水需要解决的关键问题。

JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY 20(1990)281-288在三电极电解体系中添加钼酸钠降低阴极的过电位，文章作者认为该促进作用可能是通过钼酸钠在阴极电极上形成一层沉淀物，促进析氢。

Electrochimica Acta 47(2001)613–621在三电极电解体系中添加五氧化二钒降低阴极过电位，文章作者认为该促进作用可能是通过溶解的五氧化二钒在阴极电极上形成一层沉淀物，促进析氢。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的碱性电解水电解能耗高的问题，提供一种用于碱性电解水的电解液，该电解液能够降低碱性电解水的过电位，从而降低电解电势，达到提高电解能量效率的目的。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于碱性电解水的电解液，该电解液包含电解质溶液和铵盐。

本发明第二方面提供一种电解装置，该电解装置包括阴极、阳极、隔膜和电解液，所述电解液为本发明所述的电解液。

本发明通过在碱性电解水的电解液中添加少量的铵盐降低电解电势；推测所述铵盐降低电解电势的方式是通过在水溶液中以离子的方式促进水的解离，从而降低碱性电解水的过电位，达到降低电解电势，提高电解水的能量效率。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于碱性电解水的电解液，该电解液包含电解质溶液和铵盐。本发明通过在碱性电解水的电解液中添加少量的铵盐降低碱性电解水的过电位，降低电解电势，提高电解能效。

根据本发明，在电解质溶液中添加铵盐均能够降低碱性电解水的过电位，优选地，所述铵盐选自钼酸铵、钨酸铵和钒酸铵中的一种或多种，更优选为钼酸铵。

根据本发明的一种优选实施方式，以电解质溶液的质量含量计，所述铵盐含量为0.01wt％-0.4wt％，优选为0.05-0.2wt％。前述铵盐含量范围内，有利于降低碱性电解水的过电位，降低电解电势，提高电解能效。