葡萄糖循环电解制氢性能研究
发布时间：2021-04-17 21:20
为了研究葡萄糖循环电解制氢性能,在液体催化燃料电池的基础上,搭建了葡萄糖电解制氢系统,对比研究了加热反应时长及反应次数对系统电解制氢性能的影响。结果表明:阳极电解液在120℃下加热24h后,电解制氢系统在常温及1V恒电压下的初始电流密度可达232mA/cm2,且首次电解制氢的制氢量达到173mL。当阳极电解液在相同温度下加热不同时长时,随着加热反应时长缩短,葡萄糖的制氢效果逐渐变差;随着阳极电解液循环加热反应次数增加,虽然系统的制氢量逐渐减小,但分解后的葡萄糖仍有一定的制氢效果,验证了葡萄糖循环电解制氢的可行性。
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
阳极电解液加热反应时长对系统制氢性能的影响
葡萄糖电解制氢系统见图1。由图可见，主要由直流电源、电解槽、反应釜、阳极储液罐、阴极储液罐、气液分离罐和循环泵组成。葡萄糖在反应釜中被磷钼酸反应后的产物输入阳极储液罐，完成电解制氢过程后再输回反应釜中，实现磷钼酸的反应循环利用。将直流电源接在阳极集电板与阴极集电板之间，使用聚四氟乙烯管将电解槽的阳极电极板与阳极储液罐连接，并将电解槽的阴极电极板与阴极储液罐、气液分离罐连接。利用循环泵分别实现阳极电解液和阴极电解液在电解过程中的循环流动。在加热条件下，反应釜中的葡萄糖被磷钼酸氧化降解，电子由葡萄糖转移至磷钼酸，同时磷钼酸被还原为含氢磷钼酸。将反应产物输入阳极储液罐中。在外部直流电源作用下，含氢磷钼酸释放出氢离子和电子。氢离子和电子分别通过质子交换膜和外部电路到达阴极，并结合生成氢气。含氢磷钼酸失去氢离子和电子后又重新转化为磷钼酸。通过整个加热与电解过程，葡萄糖内的化学能转化为氢能，而磷钼酸仅作为催化剂和电荷载体，没有任何质量损失。
将配制好的阳极电解液在120℃下持续加热24h后再在室温下进行电解制氢1h的整个过程作为1次电解制氢循环，随后再将阳极电解液放入加热装置在120℃下持续加热24h，加热完成后在室温下进行第2次电解制氢。按此步骤反复共进行3次加热-电解制氢循环。在3次电解制氢过程中，电解时间对电流密度和制氢量的影响见图2。由图可知，3次电解制氢过程中的初始电流密度分别为232mA/cm2、84mA/cm2和80mA/cm2，因此随着阳极电解液加热反应次数的增加，电解制氢过程的初始电流密度逐渐减小；同时，对每次制氢过程来说，随着电解制氢过程的进行，电流密度先是急剧下降，随后下降趋势减缓。总的来说，第1次电解制氢过程的电流密度始终大于第2次和第3次电解制氢过程的电流密度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质制氢技术研究进展[J]. 杨琦,苏伟,姚兰,孙艳. 化工新型材料. 2018(10)
[2]生物质液体催化燃料电池的电化学模型[J]. 李雄威,刘聪敏,徐冬,孙振新,陈毅伟,刘汉强,郭桦. 可再生能源. 2018(08)
[3]电解制氢与氢储能[J]. 俞红梅,衣宝廉. 中国工程科学. 2018(03)
[4]高效液相催化电解葡萄糖制氢过程研究[J]. 杨琦,苏伟,姚兰,孙艳. 现代化工. 2018(07)
[5]改性TiO2光催化水解制氢的研究进展[J]. 路彦丽,王梦幻,张汀兰,张文丽,曾雄丰. 化工新型材料. 2018(03)
[6]基于可再生能源的水电解制氢技术（英文）[J]. 迟军,俞红梅. 催化学报. 2018(03)
[7]基于水溶性多金属氧酸盐的光催化燃料电池[J]. 吴伟兵,李建,刘聪敏,张磊,戴红旗,刘伟. 高等学校化学学报. 2017(06)
[8]半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望[J]. 谢英鹏,王国胜,张恩磊,张翔. 无机化学学报. 2017(02)
[9]氢能制备技术研究进展[J]. 朱俏俏,程纪华. 石油石化节能. 2015(12)
[10]生物质化学制氢技术研究进展[J]. 陈冠益,孔韡,徐莹,李婉晴,马隆龙,颜蓓蓓,陈鸿. 浙江大学学报(工学版). 2014(07)
本文编号：3144160
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
阳极电解液加热反应时长对系统制氢性能的影响
葡萄糖电解制氢系统见图1。由图可见，主要由直流电源、电解槽、反应釜、阳极储液罐、阴极储液罐、气液分离罐和循环泵组成。葡萄糖在反应釜中被磷钼酸反应后的产物输入阳极储液罐，完成电解制氢过程后再输回反应釜中，实现磷钼酸的反应循环利用。将直流电源接在阳极集电板与阴极集电板之间，使用聚四氟乙烯管将电解槽的阳极电极板与阳极储液罐连接，并将电解槽的阴极电极板与阴极储液罐、气液分离罐连接。利用循环泵分别实现阳极电解液和阴极电解液在电解过程中的循环流动。在加热条件下，反应釜中的葡萄糖被磷钼酸氧化降解，电子由葡萄糖转移至磷钼酸，同时磷钼酸被还原为含氢磷钼酸。将反应产物输入阳极储液罐中。在外部直流电源作用下，含氢磷钼酸释放出氢离子和电子。氢离子和电子分别通过质子交换膜和外部电路到达阴极，并结合生成氢气。含氢磷钼酸失去氢离子和电子后又重新转化为磷钼酸。通过整个加热与电解过程，葡萄糖内的化学能转化为氢能，而磷钼酸仅作为催化剂和电荷载体，没有任何质量损失。
将配制好的阳极电解液在120℃下持续加热24h后再在室温下进行电解制氢1h的整个过程作为1次电解制氢循环，随后再将阳极电解液放入加热装置在120℃下持续加热24h，加热完成后在室温下进行第2次电解制氢。按此步骤反复共进行3次加热-电解制氢循环。在3次电解制氢过程中，电解时间对电流密度和制氢量的影响见图2。由图可知，3次电解制氢过程中的初始电流密度分别为232mA/cm2、84mA/cm2和80mA/cm2，因此随着阳极电解液加热反应次数的增加，电解制氢过程的初始电流密度逐渐减小；同时，对每次制氢过程来说，随着电解制氢过程的进行，电流密度先是急剧下降，随后下降趋势减缓。总的来说，第1次电解制氢过程的电流密度始终大于第2次和第3次电解制氢过程的电流密度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质制氢技术研究进展[J]. 杨琦,苏伟,姚兰,孙艳. 化工新型材料. 2018(10)
[2]生物质液体催化燃料电池的电化学模型[J]. 李雄威,刘聪敏,徐冬,孙振新,陈毅伟,刘汉强,郭桦. 可再生能源. 2018(08)
[3]电解制氢与氢储能[J]. 俞红梅,衣宝廉. 中国工程科学. 2018(03)
[4]高效液相催化电解葡萄糖制氢过程研究[J]. 杨琦,苏伟,姚兰,孙艳. 现代化工. 2018(07)
[5]改性TiO2光催化水解制氢的研究进展[J]. 路彦丽,王梦幻,张汀兰,张文丽,曾雄丰. 化工新型材料. 2018(03)
[6]基于可再生能源的水电解制氢技术（英文）[J]. 迟军,俞红梅. 催化学报. 2018(03)
[7]基于水溶性多金属氧酸盐的光催化燃料电池[J]. 吴伟兵,李建,刘聪敏,张磊,戴红旗,刘伟. 高等学校化学学报. 2017(06)
[8]半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望[J]. 谢英鹏,王国胜,张恩磊,张翔. 无机化学学报. 2017(02)
[9]氢能制备技术研究进展[J]. 朱俏俏,程纪华. 石油石化节能. 2015(12)
[10]生物质化学制氢技术研究进展[J]. 陈冠益,孔韡,徐莹,李婉晴,马隆龙,颜蓓蓓,陈鸿. 浙江大学学报(工学版). 2014(07)
本文编号：3144160
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