[发明专利]一种以废液煤浆电解制氢的方法

说明书

本发明涉及煤电化学制氢与废水资源化回收利用领域，旨在提供一种以废液煤浆电解制氢的方法。包括：对有机废液进行预处理，去除固体杂质、浮油，以及影响电解质导电性的物质；将有机废液、煤粉、电解质、水混合均匀，得到废液煤浆；移至电解装置中以电解方式制取氢气，电解过程中使用搅拌组件是废液煤浆保持流动。本发明能以廉价的方式提高电解水制氢速率，也同时兼顾废液处理的方法及煤炭的高效清洁利用，提高电解煤浆制氢速率。同时，对于有机废液也兼有降解有机物、增加产氢量的效果。实现了难处理有机废水的资源化利用，变废为宝。投资成本低、工艺步骤简单，与其他电解煤浆制氢工艺兼容性良好。

技术领域

本发明属于煤电化学制氢与废水资源化回收利用领域，具体涉及以废液煤浆电解制氢的方法。

背景技术

作为一种重要的二次能源，氢气被认为是未来能源战略过程中的关键，越来越被人们所重视。电解煤浆制氢技术自1979年Coughlin等人在Nature杂质发表相关文献后，开始受到广泛研究。与电解水相比，电解煤浆的理论电解电位为0.21V，远低于电解水的理论电解电位1.23V，实际电解煤浆耗能约为电解水耗能的50％，具有明显的节能优势；与传统煤气化制氢相比，电解煤浆制氢在水溶液中进行，煤中的N、S等元素会被氧化并溶解于溶液中，易于处理，而不会产生NO_X，SO₂等污染性气体，因此具有明显的环保优势。但电解煤浆制氢反应速率仍然较慢，且采用清洁水使得在水资源短缺的地方无法推广应用，同时也使制氢成本有所上升。

随着经济的快速发展，各类有机废水大量产生，直接排放将带来严重的环境问题。由于这类废水组分十分复杂，回收处理十分困难，已成为制约工业经济发展的瓶颈问题。目前处理高浓度有机废水的各种方法，如生化处理、膜分离、催化氧化等等，不仅回收处理成本高，而且工艺复杂、处理不够彻底，无法被企业接受。近年来，采用废水掺混煤制备废水水煤浆被认为是一种低成本、近零排放的废水资源化利用新方法。但废水水煤浆存在需要特定的用户问题，市场容量有限。

基于上述原因，本发明提出采用电解废液煤浆制氢的技术方法。一方面利用废水中的各种有机物、离子元素等与煤颗粒的相互作用，以及有机物分解、离子催化、离子增加导电率等作用，提高产氢速率；另一方面实现了有机废水资源化回收利用，将废水变废为宝。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种以废液煤浆电解制氢的方法。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

提供一种以废液煤浆电解制氢的方法，包括以下步骤：

(1)对有机废液进行预处理，去除固体杂质、浮油，以及影响电解质导电性的物质；

所述有机废液是下述任意一种或几种的混合物：煤气洗涤过程中的洗气水、煤气烟气脱硫过程中的硫磺水、合成氨过程中的碳化水；

(2)将有机废液、煤粉、电解质、水混合均匀，得到废液煤浆；在废液煤浆中，有机废液的体积占比为5％～80％，煤粉的浓度为0.01～0.6g/mL，电解质的浓度为0.1～4mol/L；

(3)将废液煤浆移至电解装置中，以电解方式制取氢气，电解过程中使用搅拌组件是废液煤浆保持流动。

本发明中，在步骤(2)中，还包括向废液煤浆中添加由可溶性盐提供的Fe金属离子作为催化剂，其添加浓度为0.05～0.5mol/L。

本发明中，所述的电解质是硫酸。

本发明中，所述的电解质是搅拌组件是机械搅拌设备、磁力搅拌设备或循环泵设备。

本发明中，根据电解制氢时所能达到最高的电流密度(即最大的电解速率)，确定有机废液在废液煤浆中的体积占比。

发明原理描述：