[发明专利]一种热化学循环制氢方法

权利要求书

1.一种热化学循环制氢方法，其特征在于，其包括下述步骤：

(1)制氢反应：以铀氧化物、碳酸盐和水为原料，进行制氢反应，生成重铀酸盐和/或铀酸盐、二氧化碳和氢气；所述制氢反应的温度为300～1100℃；步骤(1)中，铀氧化物与碳酸盐的摩尔比为1:1～1:8，铀氧化物与水的摩尔比≤1:1；

(2)重铀酸盐和/或铀酸盐的溶解：将步骤(1)产生的重铀酸盐和/或铀酸盐、二氧化碳与碳酸铵溶液和/或碳酸氢铵溶液反应，反应温度为0～150℃，得到含有三碳酸铀酰铵的碳酸盐溶液，分离，得三碳酸铀酰铵固体和碳酸盐溶液；所述分离的方法为沉淀法，所述沉淀法的操作步骤为：在含有三碳酸铀酰铵的碳酸盐溶液中，加入碳酸铵固体或溶液使三碳酸铀酰铵以沉淀形式析出，然后固液分离，即可；步骤(2)中，加入碳酸铵固体或溶液的量使得体系中碳酸铵的浓度达到3～5mol/L；

(3)热解反应：将步骤(2)获得的三碳酸铀酰铵热解，得到铀氧化物，并产生氨气、二氧化碳、水和氧气，将铀氧化物循环至步骤(1)中作为原料；所述热解反应的温度为100～950℃。

2.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制氢反应的温度为400-850℃，较佳地为550℃；所述的碳酸盐包括碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的铀氧化物为八氧化三铀和/或二氧化铀。

4.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(1)中，铀氧化物与碳酸盐的摩尔比为1:1.5～1:3。

5.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的水为水蒸气或液态水。

6.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的沉淀法在0～110℃进行。

7.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(2)中，还将所述分离得到的碳酸盐溶液经过固化处理后循环至步骤(1)中作为原料。

8.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为0～100℃；步骤(2)中，重铀酸盐的溶解时，重铀酸盐与碳酸铵的摩尔比为≤1:8，较佳地为1:4。

9.如权利要求8所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为10～60℃。

10.如权利要求1所述的热化学循环制氢方法，其特征在于，步骤(3)中，三碳酸铀酰铵热解产生的氧气从反应系统中导出；步骤(3)的热解反应中产生的氨气、二氧化碳和水还通过吸收塔转化为碳酸铵的水溶液，循环用于步骤(2)中溶解重铀酸盐的原料；步骤(3)中，所述热解反应的温度为300-450℃。