本发明专利技术涉及一种以水与NaxS2O4～5(X＝2～4)或SO2进行化学循环反应制备氢气的方法及其一种制氢和发电的水燃料电池，与传统水制氢的方法相比较，本发明专利技术的方法降低能耗90％以上，过程中不排放废气、废水、废渣，该水制氢的方法不涉及相应的氢气储运问题，也不存在建立相应的加氢站的问题，其与常规的氢内燃机或氢燃料锅炉或氢氧燃料电池组合，非常适宜于氢动力车或氢能发电站的开发与应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种以水与NaxS2O4～5(X＝2～4)或SO2进行化学循环反应制备氢气的方法及其一种制氢和发电的水燃料电池，与传统水制氢的方法相比较，本专利技术的方法降低能耗90％以上，过程中不排放废气、废水、废渣，该水制氢的方法不涉及相应的氢气储运问题，也不存在建立相应的加氢站的问题，其与常规的氢内燃机或氢燃料锅炉或氢氧燃料电池组合，非常适宜于氢动力车或氢能发电站的开发与应用。【专利说明】一种水制氢的方法及其水燃料电池 一、
本专利技术涉及一种以水与NaxS204~ 5(X = 2?4)或S02进行化学循环反应制备氢气 的方法及其一种制氢和发电的水燃料电池，与传统水制氢的方法相比较，本专利技术的方法降 低能耗90%以上，过程中不排放废气、废水、废渣，该水制氢的方法不涉及相应的氢气储运 问题，也不存在建立相应的加氢站的问题，其与常规的氢内燃机或氢燃料锅炉或氢氧燃料 电池组合，非常适宜于氢动力车或氢能发电站的开发与应用。 二、
技术介绍
氢气具有可储存、可输送、热值高且燃烧后只产生水等优点，被认为是一种理想的 能源载体，是未来替代化石能源的最重要的物质之一。研究和开发各种制备氢气的技术路 线及其方法，早已成为各国政府以及相关主导企业十分重视且大量投入的开发项目。目前， 传统又比较实用的制备氢气的技术路线有水电解法、甲醇水蒸汽重整法、天然气水蒸气重 整法、煤制氢气法等，其中最有发展前途的应该属于以水为原料制备氢气的技术路线，因为 这是一条水--氢气--水的大循环路线，人类可以由此获得取之不尽的绿色能源。但是， 常规的水制氢方法需要消耗巨大的常规能源，使氢能身价太高，故制备氢气的成本问题已 经成为将氢气作为一种能源大规模工业化、商业化开发的最致命的障碍，现实的问题是虽 然已有许多成熟的将水制备成为氢气的方法，然而将氢气作为一种燃料燃烧的成本仍然远 高于煤、天然气等燃料的成本，这个问题一天不解决，在市场经济的时代，氢气就一天不能 作为一种普通燃料被普及使用，也就一天不能替代煤和天然气等化石燃料，因此，早有人论 述，即使在今后30年内，氢动力汽车也是很难普及应用，关于普及建立大型氢发电厂则更 是难上加难。 水电解制氢必须消耗大量的电能；甲醇和天然气重整或裂解制氢必须消耗大量的 热能；热循环化学法的水制氢也必须消耗大量的热能，铝/水法制氢的技术路线虽然消耗 热能很低，但必须消耗等当量的铝单质，而铝的价格是普通煤的15倍，等等，致使迄今为止 很难寻求一条水制氢的成本相对低廉的技术路线。其实，大氢气田就在我们的脚下，而我们 总以为在那遥远的大漠中。例如，保险粉，学名为连二亚硫酸钠，已有近百年的生产历史，化 工词典上也早有经典的叙述：即以S0 2和NaOH为原料制备的保险粉（Na2S204)与水剧烈反 应并燃烧。我们也早已知，一个能与水剧烈反应的物质往往容易分解水为氢气，且一般都 不需要输入能量而是自发的放热反应。例如钠和铝与水反应，硼氢化钠与水反应等等，正因 为如此，人们早已开发出硼氢化钠与水反应的制氢法（成本仍然很高），以及热化学碘硫循 环制氢法（耗热能很大），热化学循环水制氢等方法，却没有文献报道本专利技术的"Na 2S204或 S〇2与水循环反应制氢法"，由下述可知，该制氢法的制备成本与传统方法相比较，至少降低 了 90%以上，而且不排放废气、废水、废渔，这是因为用S02与NaOH制备保险粉的技术已经 相当成熟，加上本专利技术人又作了进一步的改进，使Na 2S204*S02与水循环反应的总收率超过 98%，这就是所谓的大氢气田就在脚下之说。 本专利技术人在近期仔细研究了无氧条件下Na2S20 4(保险粉）与水反应的机理，并通 过试验证明了该反应机理为如下所述的化学方程式（式1): 【权利要求】1. 一种利用Naxs204~ 5分解水制氢的方法，其特征是如下所述的化学方程式的化学循 环反应：式3中S表示硫、碳或氮元素，Na表示钠、钾、锂、氢元素 ，X = 2?4。2. -种水制氢的方法，包括以下次序的几个步骤： 选用间隙或连续的工作方式，用泵将NaxS204~5水溶液或悬浮液输入反应器1，控制反 应器1温度为20?280°C，压力0?0. IMPa，从反应器1出来的H2和S02经过降温后，将此 S02和H2混合气输入反应器2,同时收集从反应器2溢出的H2，将从反应器1流出的NaOH水 溶液用泵输入反应器2或储罐1，控制反应器2温度20?40°C，压力0?0. IMPa，从外部向 反应器1或反应器2输入计算量的水，并且将从反应器2流出的NaxS20 4~ 5水溶液循环输入 反应器1或储罐2,如此不断地循环往复，不断地收集氢气和补充水， 上述S02中S表示硫或碳或氮，NaOH中Na表示钠、钾、锂、氢，X = 2?4。3. -种以水为原料制备氢气的燃料电池 其特征是电解液中含有NaxS204~5化合物，其中S表示硫或碳或氮元素，Na表示钠或钾 或锂或氢，X = 2?4。4. 一种以水为原料发电的燃料电池，其特征是电解液中含有NaxS20 4~5化合物，其中S 表示硫或碳或氮，Na表示钠或钾或锂或氢，X = 2?4。 5. NaxS204~5化合物作为一种燃料或催化剂在燃料电池中的应用，其中S表示硫、碳或 氮元素，Na表示钠、钾、锂、氢元素 ，X = 2?4。【文档编号】H01M8/04GK104140078SQ201310185474【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2013年5月9日 【专利技术者】李坚 申请人:李坚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用NaxS2O4～5分解水制氢的方法，其特征是如下所述的化学方程式的化学循环反应：式3中S表示硫、碳或氮元素，Na表示钠、钾、锂、氢元素，X＝2～4。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，
申请(专利权)人：李坚，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。