一种提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法技术

本发明专利技术公开了提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，属于电催化合成氨技术领域，采用三相反应，在反应过程中所需的氮气不受液体中氮气扩散速度和溶解度的限制，改善了气体传质，且不使用昂贵的Nafion制备膜电极。本发明专利技术采用三相反应，利用气体扩散电极作为阴极，所述三相反应采用的装置包括气体扩散电极、参比电极、盐桥、全氟磺酸质子交换膜、对电极、阳极室、阴极室、气室；参比电极置于阴极室中，对电极置于阳极室中，阴极室分别与阳极室和气室连接，阳极室与阴极室之间连接处设置全氟磺酸质子交换膜，阴极室与气室之间连接处设置气体扩散电极，气体扩散电极为催化层/集流体或微孔层/气体扩散层三明治结构，气体扩散电极涂有催化剂材料一侧面向阴极室。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法
本专利技术属于电催化合成氨
，尤其涉及一种提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法。
技术介绍
合成氨工艺的发展与进步深刻影响着现代经济和人口的发展。著名的Haber-Bösch过程在人口爆炸增长的20世纪甚至至今都可以说居功甚伟。最近，NH3又因为高的氢含量（17.8%），高能量密度（4.3kWhkg−1），无CO2排放等特点在新能源方面备受关注。但是，Haber-Bösch过程的催化体系虽历经近100年的发展，仍需在高温高压的苛刻反应条件下进行，所以基于对氨的强烈需求，开发廉价可行的合成氨方法一直是科学界重要的研究方向。在绿色可持续的合成氨方法中，电催化助力氮还原反应实现了在温和条件下合成氨的突破，表现出了巨大潜力。但是电催化氮还原由于催化活性低，选择性不高等问题，其发展面临着很多挑战。目前氮还原测试方法多数采用负载有催化剂材料的碳纸作为电极，在H-型电解池中进行电催化测试，其中阴极室和阳极室被全氟磺酸质子交换膜(Nafion)隔开。然而，有研究表明在不参与阴极反应的阳极室也检测到了氨，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，所述电催化氮还原合成氨反应采用三相反应，利用气体扩散电极作为阴极。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，所述电催化氮还原合成氨反应采用三相反应，利用气体扩散电极作为阴极。


2.根据权利要求1所述的提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，所述气体扩散电极为催化层/集流体或微孔层/气体扩散层三明治结构。


3.根据权利要求1或2所述的提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，所述三相反应所采用的装置包括气体扩散电极(3)、参比电极(4)、盐桥(5)、全氟磺酸质子交换膜(6)、对电极(7)、阳极室(8)、阴极室(9)、气室(10)；参比电极(4)置于阴极室(9)中，参比电极4外置盐桥5，对电极(7)置于阳极室(8)中，阴极室(9)分别与阳极室(8)和气室(10)连接，阳极室(8)与阴极室(9)之间连接处设置全氟磺酸质子交换膜(6)，阴极室(9)与气室(10)之间连接处设置气体扩散电极(3)，气体扩散电极(3)涂有催化剂材料一侧面向阴极室(9)。


4.根据权利要求3所述的提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，参比电极(4)为Ag/AgCl电极或甘汞电极；对电极(7)为铂片，铂丝或石墨棒。


5.根据权利要求3所述的提高电催化氮还原合成氨反应效率的方法，其特征在于，全氟磺酸质子交换膜(6)为Nafion-211或Nafio...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜艳秋，何建平，姜澄，王涛，高斌，龚浩，盛雷，宋力，黄现礼，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32