[发明专利]电脉冲辅助催化制氢方法和设备

说明书

本发明要解决的技术问题是如何在低能耗的情况下高效进行氢气生产。包括以下步骤：1)将热释电催化件浸泡在水中；2)设置一激发电源，在热释电催化件内部设有第一电极件，在热释电催化件的外部设有第二电极件，激发电源电性连接至第一电极件和第二电极件，并且第二电极件接地；激发电源的电压在0.5～30KV范围内；激发电源工作时水发生离解而产生H₂；3)收集步骤2)所产生的H₂。本发明的制氢方法能更高效和稳定地获得氢气，且制氢的性价比更高。本发明还提供一种实施该方法的电脉冲辅助催化制氢设备，其具有结构简单可靠，制作成本低廉，制氢效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种电脉冲辅助催化制氢方法及一种实施该方法的制氢设备。

背景技术

名为“水催化产氢发电的方法及设备”的中国发明专利201210175876.0公开了一种制氢方法和设备。该制氢方法和设备需要将水加热成为水蒸气，让大量水蒸气进入到水分解容器中与水分解容器内的负离子粉进行反应而生成氢气。然而将水加热成为水蒸汽是需要能量的，虽然文献中有提及可以利用工业废热、太阳能和地热这些热源将水加热成水蒸气，但是如果这些外部的热源不足以将水加热成水蒸气，则这种方法的制氢效率可能达不到一个可接受的水平。而如果配置辅助热源例如电发热装置来确保水成为水蒸气，那么在扣减辅助热源的开销后，制氢成本似乎也未能显著降低。在另一方面，如果容器内传热部件不经过革新设计和构造，也将难于使水中漂浮的每一个细小电气石混合颗粒得到有效的加热而激发稳定的热释电效应而产氢，从而这过程的传热效率和产氢率也不可能达到稳定。

名为“常温水催化制氢方法和设备”的中国发明专利申请202110913016.1公开了一种常温水催化制氢方法和设备。该方法虽然制氢成本足够低，但是制氢效率也显得不太足够。为此，还需要对现有的制氢方法和设备进行创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何在低能耗的情况下高效进行氢气生产。

为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案：

电脉冲辅助催化制氢方法，包括以下步骤：

1)将热释电催化件浸泡在水中，所述热释电催化件是由热释电电气石混合颗粒制成的构体；

2)设置一直流脉冲电源作为激发电源，在热释电催化件内部设有第一电极件，在热释电催化件的外部设有第二电极件，激发电源的正极和负极对应地电性连接至第一电极件和第二电极件或者对应地电性连接至第二电极件和第一电极件，并且第二电极件接地；所述激发电源的电压在0.5～3KV范围内；激发电源工作时水发生离解而产生H₂；

3)收集步骤2)所产生的H₂；

4)收集步骤2)的与热释电催化件接触的水，这些水为负离子水合物；将负离子水合物输送至碱性固定床进行脱氧，将脱氧后获得的水重新输送至步骤1)参与再利用。

本发明属于两段式水制氢反应技术，其原理是：

第一工段反应：电脉冲辅助催化产氢过程，通过热释电电气石混合颗粒的热激发放电过程，水可以立即离解而产生H₂：

2H₂O+2e^-＝＝H₂+2OH^-

2OH^-+2nH₂O＝＝2OH^-[H₂O]_n

第一工段反应总体质量平衡方程为：2(n+1)H₂O+2e^-＝＝H₂+2OH^-[H₂O]_n