一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术专利公开了一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置，涉及二维材料与电化学固氮领域，其包括反应罐体、电源控制按钮、氢气进气孔、氮气进气孔、混合气体出气孔、二维材料络合物薄膜、反应舱、握把、前置承重脚和后置承重脚。氢气和氮气分别通过氢气进气孔和氮气进气孔进入反应罐体，氮气分子被固定在二维材料络合物薄膜上，在附加电压作用下与氢气进行反应得到氨气，生成的氨气与多余的氢气、氮气通过混合出气孔排出罐体。通过混合出气孔排出罐体。通过混合出气孔排出罐体。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置


[0001]本技术属于电化学领域，尤其涉及电化学催化领域，具体涉及一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置。

技术介绍

[0002]氮气是一种惰性大且不易活化的单质，广泛用于化工、制药等领域。目前合成氨普遍采用高温高压的方法，条件苛刻且不易对各分步反应进行控制。现阶段，对提高固氮效率的研究中大部分都还集中于调控催化剂粒径、活性吸附位点等方法，这些方法尽管在一定程度上获得了一些效果，但固氮效率依旧不高。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本技术的目的是针对现有固氮装置技术中存在的析氢副反应严重、固氮效率低等问题，提供一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置。装置包含反应罐体、电源控制按钮、氢气进气孔、氮气进气孔、混合气体出气孔、二维材料络合物薄膜、反应舱、握把、前置承重脚和后置承重脚。
[0004]所述反应罐体上侧设有电源控制按钮，左侧设有氢气进气孔和氮气进气孔，右侧设有混合气体出气孔。
[0005]所述反应罐体底部外侧焊接有前置承重脚与后置承重脚，可支撑反应罐体，并有效避免反应罐体滑动。
[0006]所述的反应罐体内部嵌有反应舱，反应舱上设有握把，可以通过握把实现反应舱和反应罐体的分离与嵌入。
[0007]所述的二维材料络合物薄膜嵌合在反应舱内壁。二维材料络合物薄膜依附在网状隔板之上，可保证其平稳且不松动。
[0008]所述的二维材料络合物薄膜为钼原子附着在二维材料表面所形成具有催化性能的络合物二维薄膜。
[0009]相比于现有技术，本技术的优势在于：
[0010]所采用的二维材料与钼原子络合物薄膜对电化学合成氨具有较高的催化性能，不仅能提高电化学固氮效率，降低反应进行的条件要求，还可明显抑制析氢副反应的进行，具有较高的选择性，将氢气和氮气通入反应罐体，经过各层二维络合物薄膜催化，即可得到氨气，经混合气体通气孔排出，大大提高了固氮效率，该装置结构简单，且便于更换反应舱内二维络合物薄膜，使装置的使用寿命大大延长。
附图说明
[0011]附图用来提供对本技术进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0012]图1是装置的整体结构图。
[0013]图2是图1中A区域的局部放大图。
[0014]图3是图1中B区域的局部放大图。
[0015]图4是图1中C区域的局部放大图。
[0016]图5是反应罐体的整体结构图。
[0017]图6是反应舱整体结构图。
[0018]图中：1
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反应罐体、2
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电源控制按钮、3
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氢气进气孔、4
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氮气进气孔、5
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混合气体出气孔、6
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二维材料络合物薄膜、7
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反应舱、8
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握把、9
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前置承重脚、10
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后置承重脚。
具体实施方式
[0019]下面结合附图1
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6和实施例对本技术进行进一步说明：
[0020]如图1、图2、图3、图4、图5与图6所示，一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置包括反应罐体1、电源控制按钮2、氢气进气孔3、氮气进气孔4、混合气体出气孔5、二维材料络合物薄膜6、反应舱7、握把8、前置承重脚9与后置承重脚10，反应舱7嵌入在反应罐体1内部。
[0021]如图1、图2、图3与图4所示，反应罐体1上侧设有电源控制按钮2，左侧设有氢气进气孔3和氮气进气孔4，右侧设有混合气体出气孔5。
[0022]如图1与图5所示，反应罐体1底部外壁两侧焊接有前置承重脚9与后置承重脚10，可支撑反应罐体1，并有效避免反应罐体1滑动。
[0023]如图1、图5与图6所示，反应罐体1上设有反应舱7，可通过打开反应舱7进行络合物薄膜的更换。
[0024]如图6所示，二维材料络合物薄膜6嵌合在反应舱7内壁。
[0025]如图6所示，二维材料络合物薄膜6为钼原子附着在二维材料表面所形成的具有催化性能的二维薄膜。
[0026]如图1、图5与图6所示，反应舱7嵌入到反应罐体1内部，反应舱7外壁设有握把8，可以通过提拉握把8实现反应舱7和反应罐体1的分离与嵌入。
[0027]如图1、图2、图3、图4、图5与图6所示，一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置反应进程如下：
[0028]打开电源控制按钮2，通过氮气进气孔4通入一段时间氮气，将装置内的空气排出，在反应舱7内壁的附加电压作用下，氮气分子被吸附到二维材料络合物薄膜6上，通过氢气进气孔3通入氢气，在反应舱7内壁的附加电压与钼原子催化的共同作用下，氢气与吸附在二维材料络合物薄膜6上的氮气分子进行电化学反应生成氨气，在反应罐体1内部气压的作用下，将氨气、氮气与氢气通过混合气体出气孔5排出，并进行下一步的分离提纯。
[0029]最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不能使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置，其特征是：包括反应罐体(1)、电源控制按钮(2)、氢气进气孔(3)、氮气进气孔(4)、混合气体出气孔(5)、二维材料络合物薄膜(6)、反应舱(7)、握把(8)、前置承重脚(9)和后置承重脚(10)，反应舱(7)嵌入在反应罐体(1)内部。2.根据权利要求1所述的一种基于二维材料的电化学固氮合成氨装置，其特征是：所述的反应罐体(1)上侧设有电源控制按钮(2)，左侧设有氢气进气孔(3)和氮气进气孔(4)，右侧设有混合气体出气孔(5)。3.根据权利要求1所述的一种基于二维材料的电化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽林，张得辉，孟小吻，龚晓颖，张福达，冯振，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：新型
国别省市：