一种基于制造技术

本发明专利技术属于海水电解制氢技术领域，涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZSM
‑
5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法


[0001]本专利技术属于电解制氢
，涉及一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，具体涉及一种以分子筛膜正渗透技术与电解制氢技术相结合的海水制氢新方法
。

技术介绍

[0002]氢气是目前炙手可热的新能源，众所周知，水电解可以产生氢气，海水占地球全部水量的百分之九十以上，海水可以为氢气制备提供足够的原料
。
与淡水不同，海水成分非常复杂，海水中含有九十多种元素
、
微生物和颗粒等杂质，会导致制取氢气时产生副反应竞争
、
催化剂失活
、
隔膜堵塞等问题，因此海水直接电解制取氢气存在着巨大的挑战
。
将海水正渗透与电解制氢结合是一种新型的思路，常用的水电解制氢电解液多为强碱性的氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液
(pH
大于
14)
，但是目前商品化的正渗透膜材料多数为三醋酸纤维素
(CTA
，
pH
适用范围为3‑
8)、
聚酰胺薄层复合膜
(TFC
，
pH
适用范围为2‑
11)
，其在碱性
pH
大于
14
的电解液中非常的不稳定，膜寿命小于
24h
，常规的商品化正渗透膜不适用于碱水电解制氢工艺
。
然而
ZSM
‑5分子筛膜在碱溶液中具有优异的化学稳定性，可以作为正渗透膜与电解海水制氢联用
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，公开提供了一种将
ZSM
‑5分子筛膜作为正渗透膜与电解制氢相结合的海水制氢新方法
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0006]S1.
选取碱液为汲取液，海水为原料液，
ZSM
‑5分子筛膜为正渗透膜，在正渗透过程的海水侧施加
0.5MPa
的压力；海水在膜的一侧循环，汲取液在膜的另一侧循环，由于汲取液侧的渗透压大于海水侧的渗透压，海水中的水会透过
ZSM
‑5分子筛膜进入到汲取液中；
[0007]S2.
将
S1
正渗透过程后的汲取液放到碱性电解槽中进行电解制取氢气，同时副产氧气；由于水的电解，汲取液质量减少，待汲取液质量达到正渗透前初始质量时，停止电解实验
。
[0008]可选地，所述碱液包括氢氧化钠
、
氢氧化钾，且所述碱液的浓度为
2mol/L
‑
8mol/L。
[0009]具体地，本专利技术公开了一种以
ZSM
‑5分子筛膜为海水正渗透过程的正渗透膜，正渗透汲取液为碱液，汲取液同时电解制备氢气的新型海水制氢方法；其原理如下：
[0010]汲取液的渗透压大于原料海水侧的渗透压，因此海水中的水会透过正渗透膜流向汲取液，同时对汲取液通电电解，汲取液中的水电解产生氢气和氧气
。
[0011]其中，
MFI
分子筛膜在海水中具有非常高的稳定性，且耐酸耐碱；
MFI
分子筛膜包含
Silicalite
‑1分子筛膜和
ZSM
‑5分子筛膜两种，其中
Silicalite
‑1分子筛膜的分子筛孔道
是疏水的，不适合作为正渗透膜使用；而
ZSM
‑5分子筛膜的分子筛孔道由于铝的引入具有一定的亲水性，适合作为正渗透膜使用
。
[0012]此外，海水中含有泥沙
、
颗粒等杂质，因此用于本实验的海水需经过超滤预处理，去除水中的泥沙等固体颗粒，同时不改变海水的化学组成
。
[0013]进一步地，本专利技术中所述的
ZSM
‑5分子筛膜的制备工艺如下：
[0014]将四丙基氢氧化铵
TPAOH、
硅酸四乙酯
TEOS
及硝酸铝配成的溶液，放入水热反应釜中，在
180℃
的烘箱中水热合成
72
小时，生成的分子筛颗粒作为晶种；
[0015]将晶种配置成2％的水溶液，旋涂到多孔不锈钢载体上
(
材质
SS316、
直径
2cm、
厚度
3mm)
；载体晶种层侧水平向上放置，放入盛有四丙基氢氧化铵
TPAOH、
硅酸四乙酯
TEOS
组成的二次生长液的水热反应中，在
150℃
烘箱中反应
180min
，然后取出，水淬到室温，样品用去离子水洗净后取出干燥后得到初始的分子筛膜；
[0016]将制得的分子筛膜放入同样的二次生长液中，微波条件下，分子筛膜侧水平向下放置
175℃
反应
120min
，取出后水淬到室温，用去离子水清洗，
80℃
干燥得到
ZSM
‑5分子筛膜
。
[0017]更进一步地，晶种合成配方：四丙基氢氧化铵
TPAOH、
硅酸四乙酯
TEOS、Al(NO3)3·
9H2O
与
H2O
的摩尔比为
0.2
：1：
0.0025
：
90
，
[0018]二次生长液配方：四丙基氢氧化铵
TPAOH、
硅酸四乙酯
TEOS
与
H2O
的摩尔比为
0.2
：1：
200。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0020]1)
与海水制氢技术相比，本专利技术将海水正渗透与电解制氢结合，解决了海水直接制氢过程中杂质离子浓度高
、
副反应多的问题；
[0021]2)
本专利技术以
ZSM
‑5分子筛膜为正渗透膜，与常规商品化正渗透膜相比，在碱性电解液中膜寿命大大延长
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图
。
[0023]图1是本专利技术公开的正渗透膜与电解制氢相结合的海水制氢示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1.
选取碱液为汲取液，海水为原料液，
ZSM
‑5分子筛膜为正渗透膜，在正渗透过程的海水侧施加
0.5MPa
的压力；海水在膜的一侧循环，汲取液在膜的另一侧循环，由于汲取液侧的渗透压大于海水侧的渗透压，海水中的水会透过
ZSM
‑5分子筛膜进入到汲取液中；
S2.
将
S1
正渗透过程后的汲取液放到碱性电解槽中进行电解制取氢气，同时副产氧气；由于水的电解，汲取液质量减少，待汲取液质量达到正渗透前初始质量时，停止电解实验
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠
、
氢氧化钾，且所述碱液的浓度为
2mol/L
‑
8mol/L。3.
根据权利要求1所述的一种基于
ZSM
‑5分子筛膜正渗透海水电解制氢的方法，其特征在于，所述
ZSM
‑5分子筛膜的制备工艺如下：将四丙基氢氧化铵
TPAOH、
硅酸四乙酯
TEOS
及硝酸铝配成的溶液，放入水热反应釜中，在
180℃
的烘箱中水热合成
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马来波，路绍琰，孙康瑞，武海虹，王亮，柴澍靖，张文燕，王玉琪，张琦，
申请(专利权)人：自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：