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一种制取氢气和氧气的热化学循环法制造技术

技术编号:1416369 阅读:335 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提出了一种分解水制取氢气和氧气的热化学循环法。它是将Cr↓[2]O↓[3]和碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及其载体混合成催化剂,并将该催化剂作为反应物置于反应器中加热来循环制取氢气和氧气。只要将催化剂一次加入反应器中,就可反复循环使用,没有损失,而且该方法耗能较小,制氢转化率高,工艺方法简单,易于实现工业化生产。(*该技术在2011年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工工业分解水制取氢和氧的工艺方法。氢气和氧气的制取是重要的基础化工工业,氢气不但是一种广泛应用的化工原料,更是一种极好的燃料。利用取之不尽的水来制取氢气和氧气一直是人们特别重视的课题。近百年来,分解水制取氢和氧主要是电解法,该法能耗大,成本较高。近年来,人们开始提出几种新的分解水制取氢和氧的方法,这些方法有:1、水的直接热催化分解法;2、水的光催化分解法;3、热化学循环法等。较为先进的方法是USP3,927,192(1975)发表的热化学循环法,它采用三步热化学反应:这种三步热化学循环法,看起来简单,但实施起来,却有许多工艺问题难以解决,如反应后的固体产物熔结在反应器中,难以清洗,反应器易被腐蚀,耗热能较大,不易实现工业化生产等。本专利技术是在上述三步热化学循环法基础上,提出了二步热化学循环法,并提供一种催化剂,使得本专利技术工艺方法合理、简单、并降低了能耗。本专利技术是通过二个化学反应组成一个热化学循环,即将Cr2O3和碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及其载体混合成催化剂,然后将-->该催化剂作为反应物置于反应器中加热并反应,产生氢气,氢气产生后(或氢气出完后),降低反应温度,再向反应器中通入水蒸汽并反应,产生氧气,并使得反应物逐渐恢复到原来催化剂状态,然后再将催化剂加热,又可产生氢气,如此反复循环就形成了本专利技术的热化学循环。所说的碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物,它们的配比为:0∶100~100∶0,即可以单独使用碱金属氢氧化物或者单独使用碱土金属氢氧化物,也可以按一定比例混合使用,它们可以是由一种氢氧化物或者多种氢氧化物混合组成。如本专利技术采用KOH和Cr2O3及载体混合组成催化剂,将该催化剂作为反应物进行热化学循环反应的反应式为:所说的载体可选用分子筛,如选用ZSM-5分子筛或H198作载体。本专利技术的特点在于:1、耗能较小,制取H2的能耗比较可从下表看出:制H2法水电解法天然气蒸气转化法重油富氧气法本专利技术能耗(1×106KJ/1000M5)37.5015.0020.0013.702、与USP3,927,192相比,省去了蒸发水的步骤,节省了热能;由于采用了分子筛作载体,对反应器不产生腐蚀,固体产物也不会熔结在反应器中。3、制H2转化率高,几乎是100%,H2纯度可达97%。4、在本专利技术的热循环反应中,固体物料一次加入就可反复循环使用,损失极小,无需在反应过程中将固体或液体物料循环输送,降低了动力消耗。-->5、本专利技术工艺方法简单,易于实现工业化生产。图1是本专利技术的反应装置图。下面结合附图对本专利技术作进一步说明:将Cr2O2和KOH及ZSM-5分子筛混合,制成片状催化剂,其配比为:(Cr2O3+KOH)∶分子筛=7∶3,然后将片状催化剂作为反应物送入反应器(1)中加热,制取氢气,反应温度为600~800℃,最佳温度为700℃,所产生的氢气经冷凝器(2)再通过输送管(3)送入氢气柜。制氢反应的时间约为5~8小时。制氢反应完成后,将反应器(1)降温至500~600℃,最佳温度为550℃,再由汽管(5)通入水蒸汽,进行制氧反应,反应过程中产生的氧气经冷凝器(2)再通过输送管(4)送入氧气柜。在制氧反应中,反应物逐渐恢复为Cr2O3。经5~8小时的制氧反应后,停止通入水蒸汽,再升温至700℃,使反应物再反应生成氢气,如此反复循环即构成了本专利技术的热化学循环。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分解水制取氢气和氧气的热化学循环法,其特征在于:是通过二个化学反应组成一个热化学循环,即将Cr↓[2]O↓[3]和碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及其载体混合成催化剂,将该催化剂作为反应物置于反应器中加热进行制氢反应,然后降低反应温度,再向反应器中通入水蒸汽进行制氧反应,如此反复循环。

【技术特征摘要】
1、一种分解水制取氢气和氧气的热化学循环法,其特征在于:是通过二个化学反应组成一个热化学循环,即将Cr2O3和碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及其载体混合成催化剂,将该催化剂作为反应物置于反应器中加热进行制氢反应,然后降低反应温度,再向反应器中通入水蒸汽进行制氧反应,如此反复循环。2、如权利要求1所述的热化学循环法,其特征在于:所说的催化剂是采用KOH和Cr2O3及载体混合组成,将该催化剂作为反应物进行热化学循环反应的反应式为:3、如权利要求1、...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭承麟杨洁高伟民张龙
申请(专利权)人:吉林工学院
类型:发明
国别省市:22[中国|吉林]

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