【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢的，具体而言，涉及烧结金属多孔材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着全球能源使用量的增长，化石燃料等能源将日益枯竭并对环境产生严重负面影响。人们日常生活和工业生产中会产生大量废水。这些废水中大多有含有含量超标的污染物，不能直接排放，需要经过废水处理。从另一个角度看，随着氢能源产业的发展，社会对氢的需求量逐渐增大，如果能够将上述废水用来制氢，则有望将负担变为动力。氢能源的开发使用将使人类进入一个可持续发展的时代，而大规模、廉价地生产氢气是开发和利用氢能的重要前提。在众多的制氢方法中，电解水制氢的成本低、产物无污染、技术优势明显。
2、首先，传统废水制氢工艺首先需要对废水中的有机物进行净化处理和纯化处理(通常是生化反应和芬顿反应)，这样可以减少有机物对电极材料使用造成不利影响，但是这样会导致水处理的工艺较长，能耗较高。其次，为了在一定电能下得到尽可能高的电流密度和小的析氢过电位，需要电极材料具有高表面积、高导电性、良好的催化活性、长期的机械和化学稳定性、廉价安全等特性。通常，pt、pd、au等贵金属被认为是具有优异高效电催化析氢性能的电极材料。但是，在碱性水体中的电解制氢涉及多过程的水解离，电解制氢反应速率远不及在酸性体系中，即便是采用贵金属电极，对电解碱性水体制氢效率的提升也非常有限。并且，贵金属的来源稀少、价格昂贵，无法实现大规模工业化生产。因此，需要开发出适合碱性环境电解水的高活性、稳定性的非贵金属催化剂。
3、为此，科研工作者们在阴极材料的选取设计上做出了大量的工作，纳米
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供烧结金属多孔材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中镍合金材料存在的过电位高、电压稳定性差、强度低、耐腐蚀较差的技术问题。本专利技术的另一个目的在于提供水处理方法和水处理系统，以解决现有技术中废水制氢存在的工艺较长、能耗较高的技术问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了烧结金属多孔材料，技术方案如下：
3、烧结金属多孔材料，金属元素由ni和v构成，所述金属元素主要以金属间化合物存在。
4、作为上述的烧结金属多孔材料的进一步改进：金属间化合物为ni3v和ni2v3；或者，金属间化合物为ni2v；或者，金属间化合物为ni2v和niv3。
5、为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了烧结金属多孔材料的制备方法，技术方案如下：
6、烧结金属多孔材料的制备方法：包括以下步骤：
7、将ni粉和v粉球磨混合，得到混合粉；
8、向混合粉中加入成形助剂，然后造粒和过筛，得到成形颗粒；
9、将成形颗粒压制成形，得到坯体；
10、对坯体进行高温烧结处理，随炉冷却即得到烧结金属多孔材料。
11、作为上述的烧结金属多孔材料的制备方法的进一步改进：ni粉和v粉的粒度为3～20μm；成形助剂为硬脂酸或聚乙烯醇缩丁醛酯，成形助剂用量为混合粉质量的2～5％；过筛采用40～80目筛网；在50～300mpa压力下压制成形。
12、作为上述的烧结金属多孔材料的制备方法的进一步改进：高温烧结过程为：从室温开始升温至烧结温度，烧结温度为950～1050℃，期间每升温50～150℃后保温20～100min，升至烧结温度后保温80～230min，随炉冷却即得到烧结金属多孔材料。
13、作为上述的烧结金属多孔材料的制备方法的进一步改进：高温烧结过程为：
14、第一阶段：从室温升温到300～400℃，保温40～80min；
15、第二阶段：继续升温到450～500℃，保温40～80min；
16、第三阶段：继续升温到550～600℃，保温40～80min；
17、第四阶段：继续升温到650～700℃，保温40～80min；
18、第五阶段：继续升温到750～800℃，保温40～80min；
19、第六阶段：继续升温到850～900℃，保温40～80min；
20、第七阶段：继续升温到950～1050℃，保温80～230min。
21、作为上述的烧结金属多孔材料的制备方法的进一步改进：第七阶段分为两阶段进行，具体为：
22、阶段1：继续升温到≥950且≤1000℃，保温40～80min；
23、阶段2：继续升温至＞1000且≤1050℃，保温80～150min。
24、作为上述的烧结金属多孔材料的制备方法的进一步改进：第一阶段至阶段1的升温速率为4～6℃/min，阶段2的升温速率为2～4℃/min。
25、为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了电解制氢装置，技术方案如下：
26、电解制氢装置，具有阴极，阴极采用上述第一方面所述的烧结金属多孔材料，或采用上述第二方面所述的制备方法制备得到的烧结金属多孔材料。
27、为了实现上述目的，根据本专利技术的第四个方面，提供了电解制氢方法，技术方案如下：
28、电解制氢方法，包括步骤：采用上述第三方面所述的电解制氢装置对电解液进行电解处理。
29、为了实现上述目的，根据本专利技术的第五个方面，提供了水处理方法，技术方案如下：
30、水处理方法，包括步骤：
31、对废水进行预处理，得到固含量、含盐量和ph满足电解要求的电解液；
32、将电解液通入电解制氢装置的电解槽中进行电解处理，分解电解液中的有机物并产生氢气；
33、其中，所述电解制氢装置的阴极采用上述第一方面所述的烧结金属多孔材料。
34、作为上述水处理方法的进一步改进：采用气浮处理和/或过滤处理处理废水，得到固含量满足电解要求的电解液；采用软化处理、膜分离处理、离子交换处理、电渗析处理中的任意几种处理废水，得到含盐量满足电解要求的电解液；采用酸性试剂或碱性试剂处理废水，得到ph满足电解要求的电解液。
35、作为上述水处理方法的进一步改进：所述预处理还包括向废水中加入氯离子；所述预处理还包括对废水进行吸附处理；电解液的固含量小于等于1mg/l，含盐量≤15g/l，ph为12～14。
36、作为上述水处理方法的进一步改进：还包括对电解后液体进行有价资源回收处理后输出产水排放，并且/或者，还包括对电解后液体进行除杂处理杂质后输出产水排放。
37、作为上述水处理方法的进一步改进：所述有价资源回收处理包括浓缩处理和蒸发结晶处理；所述除杂处理包括软化处理、过滤处理、消毒处理中的任意几种。
38、作为上述水处理方法的进一步改本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.烧结金属多孔材料，其特征在于：金属元素由Ni和V构成，所述金属元素主要以金属间化合物存在。
2.如权利要求1所述的烧结金属多孔材料，其特征在于：金属间化合物为Ni3V和Ni2V3；或者，金属间化合物为Ni2V；或者，金属间化合物为Ni2V和NiV3。
3.权利要求1或2所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：Ni粉和V粉的粒度为3～20μm；成形助剂为硬脂酸或聚乙烯醇缩丁醛酯，成形助剂用量为混合粉质量的2～5％；过筛采用40～80目筛网；在50～300MPa压力下压制成形。
5.如权利要求3所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：高温烧结过程为：从室温开始升温至烧结温度，烧结温度为950～1050℃，期间每升温50～150℃后保温20～100min，升至烧结温度后保温80～230min，随炉冷却即得到烧结金属多孔材料。
6.如权利要求5所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：高温烧结过程为：
7.如权利要求6所
8.如权利要求7所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：第一阶段至阶段1的升温速率为4～6℃/min，阶段2的升温速率为2～4℃/min。
9.电解制氢装置，具有阴极，其特征在于：阴极采用权利要求1或2所述的烧结金属多孔材料，或采用权利要求3-8之一所述的制备方法制备得到的烧结金属多孔材料。
10.电解制氢方法，其特征在于：包括步骤：采用权利要求9所述的电解制氢装置对碱性水体进行电解处理。
...【技术特征摘要】
1.烧结金属多孔材料，其特征在于：金属元素由ni和v构成，所述金属元素主要以金属间化合物存在。
2.如权利要求1所述的烧结金属多孔材料，其特征在于：金属间化合物为ni3v和ni2v3；或者，金属间化合物为ni2v；或者，金属间化合物为ni2v和niv3。
3.权利要求1或2所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：ni粉和v粉的粒度为3～20μm；成形助剂为硬脂酸或聚乙烯醇缩丁醛酯，成形助剂用量为混合粉质量的2～5％；过筛采用40～80目筛网；在50～300mpa压力下压制成形。
5.如权利要求3所述的烧结金属多孔材料的制备方法，其特征在于：高温烧结过程为：从室温开始升温至烧结温度，烧结温度为950～1050℃，期间...
【专利技术属性】
技术研发人员：何志，吴靓，赵聪，何珂桥，
申请(专利权)人：四川思达能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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