[发明专利]通过蒸汽电解制备氢和氧的方法

权利要求书

1.通过蒸汽电解制备氢和氧吸附物的方法，所述蒸汽电解在200℃到800℃下使用包含由质子传导陶瓷构成的固态电解质(31)的电解池(30)进行，所述电解质(31)被放置在阳极(32)和阴极(33)之间，所述阳极和阴极每一个都包含质子传导陶瓷，并且其每一个的电活性表面和几何表面的比率都等于至少10，所述方法包括以下步骤：

-使电流在阳极(32)和阴极(33)之间循环，其中，电流密度不小于500mA/cm²；

-注入蒸汽形式的水，其在压力下进给到阳极(32)；

-在阳极(32)氧化所述蒸汽形式的水；

-所述氧化后，在阳极(32)生成高度活性的氧；

-所述氧化后，在电解质(31)中生成质子化的物质；

-所述质子化的物质在电解质(31)中迁移；

-在阴极(33)表面以活性氢原子的形式还原所述质子化的物质。

2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述阴极和阳极的电活性表面和几何表面之间的所述比率不小于100。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述电流密度不小于1A/cm²。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，蒸汽的分压和相对压力有利地不小于1巴并优选不小于10巴。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，电流循环发生在阳极和阴极之间，所述阳极和阴极的每一个都由质子传导陶瓷和导电材料的混合物构成的金属陶瓷构成。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述导电材料是具有高熔点、能够含有至少40％铬的可钝化材料。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，电流循环发生在阳极和阴极之间，所述阳极和阴极的每一个都包含质子传导陶瓷，所述质子传导陶瓷由具有一个或多个氧化度的镧系元素掺杂的钙钛矿形成。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

-在电解池的阴极引入二氧化碳CO₂和/或一氧化碳CO；

-由所述生成的活性氢原子还原在阴极引入的CO₂和/或CO；

-在还原CO₂和/或CO后，形成C_XH_yO_Z型化合物，其中x≥1，0<y≤(2x+2)和0≤z≤2x。

9.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

-在电解池的阴极引入含氮化合物；

-由所述生成的活性氢原子还原在阴极引入所述含氮化合物。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述含氮化合物是NO_x型化合物，其中x≥1，所述方法包括在还原NO_x后形成N_tO_yH_z型化合物的步骤，其中，t不小于1，y不小于0和z不小于零。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述含氮化合物是N₂化合物，所述方法包括在还原N₂后形成N_xH_y型化合物而导致形成NH₃的步骤，其中，x≥1和y≥0。

12.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述活性氢原子被用于执行在阴极的加氢裂化步骤。

13.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述活性氢原子被用于在阴极转化芳族化合物。

14.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，其包括由使所述高活性氧与在阳极引入的化合物反应以使后者经历氧化而构成的步骤。

15.用于实施根据前述权利要求之一所述的方法的电解池，其包含：

-固态电解质，其由质子传导陶瓷构成；

-包括质子传导陶瓷的阳极，所述阳极和阴极的每一个都具有电活性表面和几何表面之间的比率等于至少10；

-包括质子传导陶瓷的阴极，所述电解质被放置于所述阳极和所述阴极之间；

-用于注入蒸汽形式的水的装置，所述蒸汽形式的水在压力下在阳极进给；

-诱导电流在阳极和阴极之间循环的装置，其中电流密度不小于500mA/cm²。