一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺制造技术

本发明专利技术提供一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺，涉及新能源技术领域。采用两个电解池，构建具有氧化还原功能的电解系统，通过电解制备相隔离的氧气和氢气，并采用电解滤液制备新能源电池材料。本发明专利技术通过构建双电解体系，将阴极区与阳极区分隔开，从根本上解决氢气和氧气的接触引发爆炸的隐患，提高了系统的安全性能及稳定性，同时引入醌类有机物作为中间载体，通过周期性地改变电流的方向，每个氧化还原物种都可以再生，在允许不连续的操作的同时，更好的适应新能源电力系统电力输入往往是变化而且输入较低的特点，并且采用素铬铁液相法，充分利用电解系统中产生的氧气和电解液，制备出多种类型的新能源电池材料。源电池材料。源电池材料。

【技术实现步骤摘要】
一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺


[0001]本专利技术涉及新能源
，特别的为一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺。

技术介绍

[0002]目前，煤炭、石油和天然气等化石燃料仍然是世界上最主要的能源。然而，越来越明显的是，这些燃料燃烧过程中形成的温室气体(如CO)与海洋和全球气温上升、冰盖缩小、海洋酸化和极端天气事件有关。随着全球人口的不断增长，全球能源需求也在不断增长，因此，采用新能源新材料解决能源问题尤其重要。新能源新材料是在环保理念推出之后引发的对不可再生资源节约利用的一种新的科技理念，新能源新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能，其中新能源电池材料和新能源氢气是广泛使用的新能源新材料。
[0003]在传统的电解制氢过程中，水的电解发生在双电极体系中，阴极和阳极各占有一个电解室。原理为氢离子得到电子形成氢气，而水中的阳离子或者海水中的氯离子失去电子得到氧气或者氯气。然而这种形式存在着有许多局限性，其中明显的莫过于由于气体渗透问题带来的安全隐患。在商业上，这是通过使用隔膜或隔膜来解决的，即这些隔膜将细胞分成阳极室和阴极室。采用浓KOH水溶液营造高PH的环境，并且在低温下进行水电解。在这种反应条件下，阳极和阴极压力必须得到精确的控制，以防止气体通过反应器产生爆炸。当这种方式应用于新能源领域时，可能会引发更大的问题。因为现成的可再生能源的电力输入往往是变化而且输入较低。低电流密度会导致低产气率，而这些产气率可能反过来又开始接近某些膜的气体交叉率，从而导致安全问题。其次，该反应系统不具备很强的循环性，电解液的PH值会随着反应的进行而降低，需要不断加入KOH以维持PH值，进一步削弱了经济效益。
[0004]综上所述，研发一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺，仍是新能源
中急需解决的关键问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺，将反应电解体系分隔开，避免氧气和氢气的扩散接触，从根本上解决了爆炸的安全隐患，利用醌类有机物作为有机活性载体，提高了反应的可逆性，解决了传统工艺需不断加入试剂以维持反应条件的弊端同时降低了成本，反应条件温和，降低了设备及透过膜被腐蚀破坏的可能，提高了电解系统稳定性同时降低维护成本，可以适应现成新能源系统不同的输入电流较小及不稳定的特点，不再有担心产气率接近某些膜的气体交叉率的隐患，同时允许不连续的操作，并且采用素铬铁液相法，充分利用电解系统中产生的氧气和电解液，制备出多种类型的新能源电池材料，能够降低生产成本。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种新能源电池材料的制
备氢气工艺，采用两个电解池，构建具有氧化还原功能的电解系统，通过电解制备相隔离的氧气和氢气。
[0007]本专利技术进一步设置为：构建具有氧化还原功能的电解系统，制备相隔离的氧气和氢气，包括以下步骤：
[0008]S100、取两个电解池，在每个电解池内均设置透过膜，将每个电解池内部分隔成第一电解槽和第二电解槽；
[0009]S110、在每个第一电解槽和第二电解槽内均分别设置一号电极与二号电极；
[0010]S120、将两个一号电极通过导线相连接，并将两个二号电极也通过导线相连接；
[0011]S130、向两个电解池加入电解液，构成具有氧化还原功能的电解系统；
[0012]S140、启动具有氧化还原功能的电解系统，两个电解池分别制备氧气和氢气。
[0013]本专利技术进一步设置为：所述透过膜为Nafion膜。
[0014]本专利技术进一步设置为：所述一号电极为铂电极，所述二号电极为石墨电极。
[0015]本专利技术进一步设置为：所述电极液由0.1mol/L氢氧化钾、0.25mol/L碳酸氢钾和10mM/mol醌类有机物混合制成。
[0016]本专利技术进一步设置为：所述醌类有机物为甲基对苯醌和甲基氢醌的混合物。
[0017]本专利技术还提供了一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料工艺，采用电解滤液制备新能源电池材料，所述新能源电池材料包括碳、铬酸钾盐和晶体硅。
[0018]本专利技术进一步设置为：采用电解滤液制备新能源电池材料的方法为：
[0019]取碳素铬铁细粉；将碳素铬铁细粉置于反应釜中，并加入酸液；稀释过滤悬浮物；将悬浮物洗涤，干燥，制得产品碳；并采用电解滤液制备铬酸钾盐和二氧化硅。
[0020]本专利技术进一步设置为：将过滤液加入到热压釜中，并加入电解液；通入电解制备的氧气，制得铬酸钾溶液和二氧化硅溶液混合液，对混合液蒸发结晶，分离，干燥，制得铬酸钾盐和二氧化硅。
[0021]本专利技术进一步设置为：将制备的二氧化硅投入耐压反应釜内，并加入水和碱液，经高温后冷却，洗涤，烘干，获得原粉，将原粉在管式炉中焙烧活化，制得二氧化硅晶体。
[0022]本专利技术提供了一种碳素铬铁液相法制造新能源电池材料及新能源氢气工艺。具备以下有益效果：
[0023](1)、本专利技术采用两个电解池，将反应电解体系分隔开，使得制备的氢气和氧气能够单独的进行，避免了氢气和氧气的扩散接触，从根本上解决了爆炸的安全隐患。
[0024](2)、本专利技术利用醌类有机物作为有机活性载体，能够鼓励、解耦电解水的分裂，提高氢气和氧气的散发效率，能够在使用过程中，起到重要的电子转移媒介的作用，通过周期性地改变电流的方向，每个氧化还原物种都可以再生，提高了反应的可逆性，解决了传统工艺需不断加入试剂以维持反应条件的弊端同时降低了成本。
[0025](3)、本专利技术反应条件温和，降低了设备及Nafion膜被腐蚀破坏的可能，提高了系统稳定性同时降低维护成本。
[0026](4)、本专利技术可以适应现成新能源系统不同的输入电流较小及不稳定的特点，不再有担心产气率接近某些膜的气体交叉率的隐患，同时允许不连续的操作。
[0027](5)、本专利技术采用素铬铁液相法，并充分利用电解系统中产生的氧气和电解液，制备出多种类型的新能源电池材料，对电解系统产物的充分利用，能够降低生产成本。
附图说明
[0028]图1为一种新能源电池材料的制备氢气工艺的示意图。
[0029]图中标号说明：
[0030]1、电解池；101、第一电解槽；102、第二电解槽；2、透过膜；3、一号电极；4、二号电极。
具体实施方式
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电池材料的制备氢气工艺，其特征在于，采用两个电解池，构建具有氧化还原功能的电解系统，通过电解制备相隔离的氧气和氢气。2.根据权利要求1所述的一种新能源电池材料的制备氢气工艺，其特征在于：构建具有氧化还原功能的电解系统，制备相隔离的氧气和氢气，包括以下步骤：S100、取两个电解池，在每个电解池内均设置透过膜，将每个电解池内部分隔成第一电解槽和第二电解槽；S110、在每个第一电解槽和第二电解槽内均分别设置一号电极与二号电极；S120、将两个一号电极通过导线相连接，并将两个二号电极也通过导线相连接；S130、向两个电解池加入电解液，构成具有氧化还原功能的电解系统；S140、启动具有氧化还原功能的电解系统，两个电解池分别制备氧气和氢气。3.根据权利要求2所述的一种新能源电池材料的制备氢气工艺，其特征在于：所述透过膜为Nafion膜。4.根据权利要求2所述的一种新能源电池材料的制备氢气工艺，其特征在于：所述一号电极为铂电极，所述二号电极为石墨电极。5.根据权利要求2所述的一种新能源电池材料的制备氢气工艺，其特征在于：所述电极液由0.1mol/L氢氧化钾、0.25mol/L碳酸氢钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政铠，陈政镛，吴伟铠，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：