本实用新型专利技术公开了一种用于高效电催化生产双氧水与氢气的生产装置，属于燃料电池领域。由一体化设置的电堆模块、阴阳极储存罐组成，电堆模块由端板、端板、绝缘板、集流体、电极材料、电极板等连接而成，可以同时产生氢气和双氧水两种重要的化学原料。本实用新型专利技术的电堆结构和工艺流程，提高了电堆的稳定性和输出性能，并大幅降低燃料电池寿命衰减速率。并大幅降低燃料电池寿命衰减速率。并大幅降低燃料电池寿命衰减速率。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置
[0001]本技术涉及燃料电池领域，具体为一种用于高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置。
技术介绍
[0002]电化学生产过氧化氢(H2O2)是一种经济有效的方法，来替代传统的复杂且能源密集的蒽醌氧化生产双氧水法。现今电催化生产双氧水产品多处于碱性条件下，而双电子水氧化反应(WOR)途径，但是其产生H2O2处于酸性条件下，具有更高的经济效益，其双氧水更稳定，阴极也可以产生另一种重要的化学资源氢气。通过(WOR)电催化反应的原理，我们设计了一种高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置。
技术实现思路
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种用于高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置，解决现有技术中电催化生产双氧水产品多处于碱性条件不稳定的问题。
[0004]本技术采用的技术方案如下：
[0005]一种用于高效电催化生产双氧水与氢气的生产装置，包括传质模块、阴极循环系统模块、阳极循环系统模块和电堆模块；所述传质模块中电磁阀，蠕动泵，空气，储液桶包括在阴极、阳极循环系统模块中；所述阴极循环系统模块通过以下顺序进行连接：空气，电磁阀，电堆，阴极罐，蠕动泵，储液桶；所述阳极循环系统模块通过以下顺序进行连接：储液桶，蠕动泵，电堆，阳极罐，样品回收箱；所述电堆模块通过以下顺序进行连接:阴极端板，阴极绝缘板，阴极集流体，阴极板，阴极材料，离子交换膜，阳极板，阳极材料，阳极集流体，阳极绝缘板，阳极端板，中间还需使用密封垫圈，限位杆和螺栓组件使电堆结构密封；所述阴阳极端板上对应设有多个限位孔，所述限位孔至少分布在阴阳极端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个。
[0006]所述阴阳极集流体、阴阳极板和膜电极组件上设有与限位孔相对应的多个限位槽；所述限位杆与限位孔、限位槽配合实现电堆装配定位，所述螺栓组件对装配后的电堆进行压紧。
[0007]阴阳极端板处对应设置有气体进口和气体出口、电解液进液口和电解质出液口；阴极板、阴阳极集流体、阳极板、阴阳极绝缘板、阳极端板上的气体进口相互贯通，具有相应控制气液流向的流道。
[0008]所述电催化生产酸性双氧水的生产装置，主要基于以下电极反应进行的：阴极2H
+
+2e
－
→
H2，阳极：2H2O
→
H2O2+2e
－
+2H
+
，总反应：2H2O
→
H2O2+H2。
[0009]所述电催化生产酸性双氧水的生产装置，其循环模块包括储液桶、阴极罐、阳极罐、蠕动泵、齿轮泵、电磁阀、液位传感器、样品回收箱。电堆阴极通入湿润的空气，循环使用，不断将氢气带出，阳极通入去离子水溶液。
[0010]所述电催化生产酸性双氧水的生产装置，其阴极材料使用活性较高的二电子氧化水的催化剂主要是金属氧化物，或者在碳材料表面修饰的其他催化剂。阳极极材料可使用钛网等电极材料。电解液包括碳酸氢钾、碳酸钠、亚硫酸钠或者乙腈等有机溶剂。
[0011]有益效果：本技术的生产装置通过阳极循环系统稳定连续的向电堆中通入电解液，在阳极材料选择性催化下，成功获得到PH小于2的双氧水产品，并通过循环系统收集在样品回收箱，通过在阴极循环系统的作用下，可以不断的通入湿润空气进入电堆，从而带出阴极上产生的副产物氢气，通过阴极循环系统回到阴极罐，从而实现氢气在阴极罐中的富集，可以得到纯度较高的副产物氢气。通过该装置合成得到的酸性双氧水更稳定，具有更高的经济效益。
附图说明
[0012]图1为本技术电催化生产酸性双氧水的生产装置的工艺示意图；
[0013]图2为本技术电催化生产酸性双氧水的生产装置中电堆结构示意图；
[0014]图3为本技术电催化生产酸性双氧水的生产装置中阴阳极板示意图；
[0015]图中：1—空气；2—电磁阀；3—储液桶；4—电堆；5—阴极罐；6—蠕动泵；7—阳极罐；8—样品回收箱；9—阴极端板；10—阴极绝缘板；11—阴极集流体；12—阴极板；13—阴极材料；14—离子交换膜；15—阳极材料；16—阳极板；17—阳极集流体；18—阳极绝缘板；19—阳极端板；20—限位杆；21—限位孔；22—密封垫圈；23—限位槽。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式详细说明本技术技术方案。
[0017]如图1所示，本技术用于高效电催化生产双氧水与氢气的生产装置，包括传质模块、阴极循环系统模块、阳极循环系统模块和电堆模块；所述传质模块中电磁阀2，蠕动泵6，空气1，储液桶3包括在阴极、阳极循环系统模块中；所述阴极循环系统模块通过以下顺序进行连接：空气1，电磁阀2，电堆4，阴极罐5，蠕动泵6，储液桶3；所述阳极循环系统模块通过以下顺序进行连接：储液桶3，蠕动泵6，电堆4，阳极罐7，样品回收箱8。如图2
‑
3所示，电堆模块通过以下顺序进行连接:阴极端板9，阴极绝缘板10，阴极集流体11，阴极板12，阴极材料13，离子交换膜14，阳极板16，阳极材料15，阳极集流体17，阳极绝缘板18，阳极端板19，中间还需使用密封垫圈22，限位杆20和螺栓组件使电堆结构密封；所述阴阳极端板上对应设有多个限位孔21，所述限位孔21至少分布在阴阳极端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个。阴阳极集流体、阴阳极板和膜电极组件上设有与限位孔相对应的多个限位槽23；所述限位杆20与限位孔21、限位槽23配合实现电堆装配定位，所述螺栓组件对装配后的电堆进行压紧。
[0018]实施例1：电堆测试生产双氧水和氢气。
[0019]分别以涂抹碳黑和PTEF碳纤维材料和钛网为电堆的阴极和阳极材料，阴极采通入湿润的空气和去离子水溶液，阳极采用去离子水溶液和碳酸氢钾溶液。
[0020]电池运行条件：阴阳极气体的操作压力均为0.1MPa；阴阳极电解液为碳酸氢钾溶液，采用蠕动泵将电解液以10mL/min的流量循环通入阴阳极腔室；空气压缩机将阴极罐的空气压缩进入阴极，产生的氢气循环进入阴极罐；阳极产生的双氧水可以通过氢氧化钙中
去除多余的碳酸氢根；电池运行温度是室温；。
[0021]用0.04mol/L高锰酸钾溶液直接滴定法测定不同电解条件下过氧化氢的生成量，具体反应原理如下：2KMnO4+3H2SO4+5H2O2→
K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O。
[0022]阳极通入的水被氧化生成产物H2O2，产物H2O2通过阴极端板上的阳极出口排出后被收集，检测H2O2溶液中双氧水浓度为1mol/L。H
+
通过质子交换膜到达阴极，生成氢气，在排气口收集，检测氢空混合气中氢气浓度比为1：5。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置，其特征在于：包括传质模块、阴极循环系统模块、阳极循环系统模块和电堆模块；所述传质模块中电磁阀，蠕动泵，空气，储液桶包括在阴极、阳极循环系统模块中；所述阴极循环系统模块通过以下顺序进行连接：空气，电磁阀，电堆，阴极罐，蠕动泵，储液桶；所述阳极循环系统模块通过以下顺序进行连接：储液桶，蠕动泵，电堆，阳极罐，样品回收箱；所述电堆模块通过以下顺序进行连接:阴极端板，阴极绝缘板，阴极集流体，阴极板，阴极材料，离子交换膜，阳极板，阳极材料，阳极集流体，阳极绝缘板，阳极端板，中间还需使用密封垫圈，限位杆和螺栓组件使电堆结构密封；所述阴阳极端板上对应设有多个限位孔，所述限位孔至少分布在阴阳极端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个。2.根据权利要求1所述用于高效电催化生产双氧水和氢气的生产装置，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，肖尧，戚鸣，张孟麒，
申请(专利权)人：上海橙氧科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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