【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电解水制氢领域，具体地，涉及一种采用海水电解制氢装置电解制氢的方法。
技术介绍
1、氢作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的物质，承载了能源与原料的双重属性，在工业领域具有深厚的应用基础，并且在向电力、建筑、交通、钢铁等领域快速拓展。电解水制氢过程中需要耗用大量的水，而为了避免电解过程中副反应的发生，通常需要补充纯水，使得实际的耗水量又进一步增加。因此，可再生能源电解水制氢是最具前景的低碳高纯制氢技术方向之一。
2、海水占地球水资源的97％以上，蕴含的氢能热值是地球化石燃料总量的9000倍，在实现规模化可再生能源电解水制氢方面具有得天独厚的优势。但海水电解制氢除高能耗外，更面临海水复杂化学环境带来的额外巨大挑战如催化剂污染失活、阳极氯氧化副反应与腐蚀等。传统的海水电解制氢是利用反渗透、正渗透等方法将海水进行淡化，并将其与现有的水电解制氢系统进行结合。
3、现有技术(cn114000163a)公开了一种含盐废水电解制氢系统，包括电解槽、气液分离器、补水预热器、电解液换热器、电解液二次换热器及正渗透系统。但是，该技术系统设计复杂、占地面积大，维护、运行成本高；另外该电解制氢方法需要先利用正渗透膜将含盐废水进行淡化处理，再将淡化水作为电解系统的补水，从系统方面并不能实现含盐废水的直接电解制氢，且该系统需要多次经过换热器进行热交换，整体能量损失较大，经济性较差。因此，适用于海水直接电解水制氢的方法亟待研究。
技术实现思路
1、本公开的目的是提
2、为了实现上述目的，本公开提供一种采用海水电解制氢装置电解制氢的方法，该方法包括：使海水在设置有改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解；其中，所述改性正渗透膜包括基膜和覆于所述基膜表面的复合层；所述复合层中含有芳香烃基取代的亲水性有机硅基；所述基膜表面含有活性基团，所述活性基团包括羧基、胺基、羟基、醋酸基、酰胺基、氨基、醛基和羰基中的一种或几种；所述基膜与所述复合层通过所述改性亲水有机硅基和所述活性基团间的化学接枝反应连接。
3、可选地，所述电解制氢装置包括阳极反应单元、阴极反应单元和隔板；在阳极反应单元中，沿远离所述隔板第一表面的方向依次设置有阳极催化层、阳极板、第一电解液槽、第一正渗透膜和第一海水槽；在所述第一电解液槽的侧壁上设置有氧气排出口；在阴极反应单元中，沿远离所述隔板第二表面的方向依次设置有阴极催化层、阴极板、第二电解液槽、第二正渗透膜和第二海水槽；在所述第二电解液槽的侧壁上设置有氢气排出口；其中，所述第一正渗透膜和所述第二正渗透膜各自独立地为所述改性正渗透膜。
4、可选地，所述方法包括：s1、使所述阳极板与电源正极连接，所述阴极板与电源负极连接；s2、在所述第一正渗透膜两侧渗透压差的作用下，海水中的水由所述第一海水槽向所述第一电解液槽中迁移，在所述阳极催化层的催化作用下进行第一电解；在所述第二正渗透膜两侧渗透压差的作用下，海水中的水由所述第二海水槽向所述第二电解液槽中迁移，在所述阴极催化层的催化作用下进行第二电解。
5、可选地，所述电解的条件包括：电压为1.2-2.3v，电解时间为100-500h，电流密度为300-400ma/cm2。
6、可选地，所述芳香烃基选自碳原子数为6-12的芳香烃基；所述亲水性有机硅基选自活性聚醚有机硅基、聚二甲基硅氧烷基、聚甲基氢-(二甲基)硅氧烷基、端羟基聚二甲基硅氧烷基和氨乙基亚氨丙基聚硅氧烷基中的一种或几种；
7、优选地，所述芳香烃基选自邻二甲苯基、间二甲苯基、对二甲基苯基、1,3,5-三氨基苯基、1,2,4-三氨基苯基和2,4-二氨基甲苯基中的一种或几种；
8、所述基膜选自醋酸纤维素膜和/或聚酰胺膜；所述基膜的厚度为0.01-0.1mm。
9、可选地，所述第一正渗透膜和第二正渗透膜的厚度各自独立地为0.01-0.15mm；所述第一正渗透膜和第二正渗透膜的耐受ph值各自独立地为1-14；所述第一正渗透膜和第二正渗透膜的耐受温度各自独立地为20-70℃；所述第一正渗透膜和第二正渗透膜与水的接触角各自独立地为5-60°；所述第一正渗透膜和第二正渗透膜的72h内杂质离子的透过率各自独立地为0.005-0.08‰。
10、可选地，所述阳极催化层含有阳极催化剂，所述阳极催化剂选自铁、钴、镍、钯、铂、铑和钌中的一种或几种；所述阴极催化层含有阴极催化剂，所述阴极催化剂选自锡、铂、钼、二硫化钛、二硫化钼和氧化锡中的一种或几种。
11、可选地，所述阳极催化层和所述阴极催化层各自独立地为多孔网状结构；所述阳极催化层和所述阴极催化层的厚度各自独立地为0.2-5mm。
12、可选地，所述第一电解液槽和所述第二电解液槽上各自独立地设置有用于使电解液分别与所述第一正渗透膜和所述第二正渗透膜接触的通孔；所述电解液中含有氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化铯中的一种或几种，所述电解液的浓度高于所述海水的浓度。
13、可选地，该方法包括：使预热后的海水在设置有所述改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解；所述预热后的海水的温度为40-60℃。
14、通过上述技术方案，本公开提供一种采用海水电解制氢装置电解制氢的方法，该方法在设置有改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解水制氢，通过设置该改性正渗透膜可以实现将传统的水分离系统和水电解系统整合在同一个装置中，结构更为紧凑集约，大幅提高了电解制氢效率，降低了海水制氢过程的能耗。且该改性正渗透膜具有优异的耐碱性、耐热性和刚性，水通量较大并能够有效阻止杂质离子的扩散。
15、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种采用海水电解制氢装置电解制氢的方法，其特征在于，该方法包括：使海水在设置有改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解制氢装置包括阳极反应单元、阴极反应单元和隔板(6)；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解的条件包括：电压为1.2-2.5V，电解时间为100-500h，电流密度为300-400mA/cm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芳香烃基选自碳原子数为6-12的芳香烃基；所述亲水性有机硅基选自活性聚醚有机硅基、聚二甲基硅氧烷基、聚甲基氢-(二甲基)硅氧烷基、端羟基聚二甲基硅氧烷基和氨乙基亚氨丙基聚硅氧烷基中的一种或几种；
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一正渗透膜(2)和第二正渗透膜(10)的厚度各自独立地为0.01-0.15mm；
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳极催化层(5)含有阳极催化剂，所述阳极催化剂选自铁、钴、镍、钯、
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳极催化层(5)和所述阴极催化层(7)各自独立地为多孔网状结构；
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一电解液槽(3)和所述第二电解液槽(9)上各自独立地设置有用于使电解液分别与所述第一正渗透膜和所述第二正渗透膜接触的通孔；
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：使预热后的海水在设置有所述改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解；所述预热后的海水的温度为40-60℃。
...【技术特征摘要】
1.一种采用海水电解制氢装置电解制氢的方法，其特征在于，该方法包括：使海水在设置有改性正渗透膜的电解制氢装置中进行电解；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解制氢装置包括阳极反应单元、阴极反应单元和隔板(6)；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解的条件包括：电压为1.2-2.5v，电解时间为100-500h，电流密度为300-400ma/cm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芳香烃基选自碳原子数为6-12的芳香烃基；所述亲水性有机硅基选自活性聚醚有机硅基、聚二甲基硅氧烷基、聚甲基氢-(二甲基)硅氧烷基、端羟基聚二甲基硅氧烷基和氨乙基亚氨丙基聚硅氧烷基中的一种或几种；
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪，海玉琰，熊日华，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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