【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碱性电解水制氢膜制备领域，具体涉及一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、在碱性电解水制氢过程中，膜技术被广泛应用于阳极和阴极之间的分离，以实现氢气和氧气的选择性传输。高效、高纯度、高安全性的碱性电解水制氢膜是该技术的核心关键。然而，水电解产生的氢气不可避免地含有氧气，不能直接用于需要高纯度氢气的应用，特别是燃料电池所需的浓度，因此需要进一步提纯。提纯过程昂贵且复杂，会增加应用成本并降低应用效率。因此，研究人员正不断改进膜材料的设计和制备方法，以提高其选择性和稳定性，以满足工业化应用的需求。为了改善碱性电解水制氢膜的性能，研究人员采用了多种策略。一种方法是采用新型材料、纳米结构和复合材料来提高膜的氢气选择性和传输速率。这些材料可以通过调控其结构和组成来增强氢气的选择性，同时提高氢气的传输速率，从而提高制氢效率。此外，研究人员还致力于开发新的膜制备工艺，如溶液浸渍、蒸发沉积和电化学沉积等。这些新的制备方法可以精确控制膜的结构和性能，从而提高膜的选择性、稳定性和耐久性。通过优化制备工艺，可以获得更高效、更可靠的碱性电解水制氢膜。碱性电解水制氢膜的研究和开发是实现高效、高纯度、高安全性氢气生产的关键。通过采用新型材料、优化膜结构和制备工艺，研究人员致力于提高碱性电解水制氢膜的选择性、稳定性和耐久性，以满足不同领域对高纯度氢气的需求，推动氢能源的广泛应用。
2、但目前现有技术中存在以下技术缺陷：
3、1、成本较高：电解水制氢系统的建设和运行成本较高。制备高效、高纯度、
4、2、氢气纯度不高：电解水制氢产生的氢气中不可避免地含有一定量的氧气；这使得电解水制氢产生的氢气不能直接应用于需要高纯度氢气的领域，例如燃料电池。为了获得高纯度的氢气，还需要进一步的处理和提纯步骤，增加了系统复杂性和成本；
5、3、安全性不高：氢气和氧气混合会引起爆炸，不能保证制氢安全；
6、4、储存和输送存在挑战：氢气具有极高的能量密度，但同时也是一种低密度气体；储存和输送氢气需要特殊的设施和技术，并且存在安全风险；氢气的泄漏和爆炸风险需要特殊的安全措施和系统设计。
7、为了解决现有技术中的技术缺陷，电解水制氢膜设计的技术目的应当为：
8、1、提高制氢效率：电解水制氢膜的设计旨在提高氢气的产率和传输速率。通过选择合适的材料和优化膜结构，膜可以促进氢气的选择性传输，减少氧气的穿透，从而提高制氢效率；
9、2、提高氢气纯度：制备高纯度氢气是许多应用领域的要求，例如燃料电池。电解水制氢膜的专利技术目的是降低氧气的渗透，使产生的氢气更纯净，减少后续提纯步骤的需要；
10、3、增强电解水制氢安全性：电解水制氢过程中，防止氧气的混合或积累至关重要，因为氧气与氢气的混合可能导致爆炸；电解水制氢膜设计旨在有效地分离氢气和氧气，确保安全操作；
11、4、提高电解水制氢膜耐久性：电解水制氢膜需要具备良好的稳定性和耐久性，以在长期运行中保持高效性能；电解水制氢膜专利技术目的是寻找材料和制备方法，能够在电解水制氢的条件下保持稳定，抵抗腐蚀和降解。
12、因此，急需一种电解水制氢膜制备方法，可以满足以上电解水制氢膜设计的技术目的，从而解决现有技术中的技术缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法及应用；涉及电解水制氢膜制备领域，该方法首先将氧化石墨烯浆状物冻干成气凝胶形式后热还原；然后将得到的产物与过氧化氢、氯化锰混合搅拌；接着与氧化石墨烯分散液混合后加入乙二胺搅拌；最后将得到的分散液真空抽滤至pes纳滤膜后保温干燥后即得碱性电解水制氢膜，本专利技术制备的电解水制氢膜可高效阻隔阴阳极两端气体交叉的同时达到高的电流密度，保证实验过程安全性及制氢效率高效性；且制备的电解水制氢膜可实现通过碱性电解水直接获得可应用于燃料电池标准的高纯度氢气；并且可实现对长时间恒电流电解问题的实验研究；制备方法简易，原料来源广泛，具备极好的应用前景。
2、为实现以上技术效果，采用如下技术方案：
3、一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：将氧化石墨烯浆状物冻干成气凝胶形式，然后进行热还原，得到热还原氧化石墨烯；
5、步骤s2：将步骤s1得到的热还原氧化石墨烯分散到去离子水中，并与过氧化氢、氯化锰混合后维持搅拌后得到分散液；
6、步骤s3：将步骤s2得到的分散液与普通氧化石墨烯分散液按比例混合，并用去离子水稀释，超声处理后得到混合分散液；
7、步骤s4：在步骤s3中得到的混合分散液中加入乙二胺，搅拌，得到乙二胺处理后的混合分散液；
8、步骤s5：将步骤s4中得到的乙二胺处理后的混合分散液真空抽滤至pes纳滤膜后，空气气氛中保温，即得高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜。
9、进一步的，所述步骤s1中的氧化石墨烯浆状物浓度为0.05-0.1mg/ml。
10、进一步的，所述步骤s1中的氧化石墨烯浆状物为hummer法制备的氧化石墨烯原浆。
11、进一步的，所述步骤s1中热还原的具体方法为：在空气气氛中以上升速率为20-25℃/min上升至470-490℃，热还原120-150秒。
12、进一步的，所述步骤s2中热还原氧化石墨烯、过氧化氢及氯化锰的质量比为0.1-0.2：33.3-34：1.89-1.95：0.0225-0.025。
13、进一步的，所述步骤s2中搅拌条件为：25-30℃条件下搅拌2-2.5天。
14、进一步的，所述步骤s3中超声处理20-40分钟；所述步骤s3中普通氧化石墨烯分散液的制备方法为：将氧化石墨烯原浆稀释后离心两次(12000rpm，5min)以去除大颗粒物质，再使用5wt％盐酸和去离子水依次洗涤，液体透析至ph为中性，分散于去离子水中，浓度为0.05mg/ml；所述步骤s4中搅拌大于1小时。
15、进一步的，所述步骤s3和步骤s4中步骤s2得到的分散液、普通氧化石墨烯分散液、去离子水及乙二胺的质量比为：0.0002-0.0005：0.0002-0.0005：200-210：0.3-0.5。
16、进一步的，所述步骤s5中抽滤至pes纳滤膜后，在80-85℃、空气气氛中保温2-3小时。
17、一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的应用方法，上述制备方法制备得到的碱性电解水制氢膜应用于碱性电解水制氢领域。
18、本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术制备的电解水制氢膜可高效阻隔阴阳极两端气体交叉的同时达到高的电流密度，保证实验过程安全性及制氢效率高效性；且制备的电解水制氢膜可实现通过碱性电解水直接获得可应用于燃料电池标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的氧化石墨烯浆状物浓度为0.05-0.1mg/mL。
3.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的氧化石墨烯浆状物为hummer法制备的氧化石墨烯原浆。
4.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中热还原的具体方法为：在空气气氛中以上升速率为20-25℃/min上升至470-490℃，热还原120-150秒。
5.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中热还原氧化石墨烯、过氧化氢及氯化锰的质量比为0.1-0.2：33.3-34：1.89-1.95：0.0225-0.025。
6.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中搅
7.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中超声处理20-40分钟；所述步骤S3中普通氧化石墨烯分散液的制备方法为：将氧化石墨烯原浆稀释后12000rpm离心5min，重复两次，以去除大颗粒物质，再使用5wt％盐酸和去离子水依次洗涤，液体透析至pH为中性，分散于去离子水中，浓度为0.05mg/ml；所述步骤S4中搅拌大于1小时。
8.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4中步骤S2得到的分散液、普通氧化石墨烯分散液、去离子水及乙二胺的质量比为：0.0002-0.0005：0.0002-0.0005：200-210：0.3-0.5。
9.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中抽滤至PES纳滤膜后，在80-85℃、空气气氛中保温2-3小时。
10.一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的应用方法，其特征在于，如权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到的碱性电解水制氢膜应用于碱性电解水制氢领域。
...【技术特征摘要】
1.一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的氧化石墨烯浆状物浓度为0.05-0.1mg/ml。
3.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的氧化石墨烯浆状物为hummer法制备的氧化石墨烯原浆。
4.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中热还原的具体方法为：在空气气氛中以上升速率为20-25℃/min上升至470-490℃，热还原120-150秒。
5.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中热还原氧化石墨烯、过氧化氢及氯化锰的质量比为0.1-0.2：33.3-34：1.89-1.95：0.0225-0.025。
6.如权利要求1中所述的一种高效高纯度高安全性碱性电解水制氢膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中搅拌条件为：25-30℃条件下搅拌2-2.5天...
【专利技术属性】
技术研发人员：张爱聆，汝佳兴，刘翔，卫洪森，刘文淇，罗昊，程兴海，陈省，竺宏杰，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。