常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法与流程

技术特征：
1.一种常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、气体扩散电极的制备：将气体扩散层材料置于平板加热台上，加热温度为20～200℃，将催化剂浆料均匀地喷涂在气体扩散层材料上，干燥后得到气体扩散电极即电解池的阴极；所述催化剂粉末包括但不限于：pt、pd、pt或pd与非贵金属合金、金属氮化物/氧化物、金属酞菁、碳材料、碳
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非金属化合物类催化剂、基于pt、pd、fe、co、ni、cu、zn的单原子催化剂；制作电解池的阳极时，在导电基底上喷涂催化剂粉末；所述催化剂粉末包括但不限于：ir、ru基催化剂和基于fe、co、ni非贵金属元素的催化剂催化水分解产氧、有机物选择性氧化或金属氧化等阳极氧化反应；所述催化剂喷涂后的负载量为0.005～10mg
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‑2；步骤2：采用流体电解池，以离子交换膜隔离两个电极室，分别置放阴极电解液和阳极电解液，将气体扩散电极作为电解池阴极，将导电基底制作的电极作为电解池阳极；步骤3：电解反应时，氢氧混合气体的流速为5～100sccm，阴极电解液的流速为0～100sccm，阳极电解液的流速为0～100sccm；在电解池出口制得纯度达到99.9999％以上的氢气。2.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述催化剂浆料为：将质量为1～1000mg的催化剂粉末，分散于体积0.2～200ml的溶剂中，并加入3.3μl～3.3ml的nafion溶液，随后超声分散后得到催化剂浆料。3.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述合金及其单原子催化剂，金属酞菁类催化剂，金属氮化物、碳及其碳
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非金属化合物类催化剂包括但不限于：pt、pd/pt、cu/pt、ni/pt、co/pt、fe/pt、co
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n4、fe
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n4、copc、nipc、co
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n4/c、cnt、g
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c3n4、h
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bn。4.根据权利要求2所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述超声分散时间为10～120分钟。5.根据权利要求2所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述溶剂包括但不限于：无水乙醇、异丙醇或者异丙醇与去离子水混合溶液。6.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述气体扩散层材料包括但不限于：碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布或炭黑纸。7.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述阴极电解液和阳极电解液为酸性、中性、碱性电解质或固体电解质。8.根据权利要求1或7所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述阴极电解液和阳极电解液包括但不限于：0.01～5m的盐酸、0.01～5m的硫酸、0.01～5m的kcl溶液、0.01～10m的khco3溶液或0.01～10m的koh溶液。9.根据权利要求1所述常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，其特征在于：所述氢氧混合气体中氧气浓度为0.01～5％。

技术总结
本发明涉及一种常温常压下电催化深度脱除氢气中氧气得到高纯度氢气的方法，采用气体扩散电极电解池，将催化剂喷涂到气体扩散层基底上(包括导电碳纸和催化剂等)制备气体扩散电极，阴阳极间用离子交换膜隔离。反应气体中含有一定浓度的氧气杂质，采用三电极或两电极体系恒电压法进行电化学性能测试，连续深度脱除含杂氢气中的氧气杂质。采用本发明的方案，通过调控合适的电压范围，氧气的剩余浓度可降低至1ppm以下，氢气的纯度达到99.9999％以上。与传统技术相比，该法可在常温常压下高效地将氢气中的氧气还原去除，具有绿色、安全、低成本、高效率等明显优势，更符合绿色化工的要求，具有广阔的实际应用前景。具有广阔的实际应用前景。具有广阔的实际应用前景。


技术研发人员：张健 安思盈
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2021.07.02
技术公布日：2021/10/8