氢能专利库

本发明涉及一种低贵金属含量的电催化海水制氢催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：S1，将贵金属盐和石墨碳载体研磨，得到黑色粉体；S2，将所述黑色粉体置于马弗炉中高温退火，全程通入保护气体，降温后即可得到所述催化剂；步骤S1中，贵金属盐和石墨碳载体的质量比为1‑3∶10；所述石墨碳载体为羧基化的石墨碳载体。与现有技术相比，本发明通过无溶剂法制备低贵金属含量的电催化海水制氢催化剂，可以降低溶液、还原剂成本，减少金属浪费和一定的环境污染，制备步骤较少，操作简单，成本较低，催化剂具有优异的催化性能。

本发明涉及催化剂技术领域，公开了一种弱CO吸附的反相Cu基催化剂及其制备方法和应用、催化加氢的方法，所述催化剂包括活性组分和助剂组分，活性组分为铜，助剂组分选自VIB族、VIIB族、IIIA族金属元素和IVA族非金属元素中的至少一种；以所述反相Cu基催化剂的总质量为基准，以元素计所述活性组分的含量为75‑99.99wt％，以氧化物计所述助剂组分的含量为0.01‑25wt％；至少部分所述活性组分以单质形式存在，所述反相Cu基催化剂在170℃下的不可逆CO吸附量不高于8μmolCO/gcat。该催化剂有较高的耐杂质毒化能力，能够应用于催化粗氢、废氢加氢，可省略粗废氢分离步骤，有利于降低工业成本。

本发明涉及一种析氢反应催化剂，具体涉及一种二氧化钛相结材料及其制备方法与其在电解水析氢反应中的应用，包括如下步骤：S1：将泡沫钛基底置入碱溶液中发生水热反应，洗涤并干燥反应产物；S2：一次煅烧步骤S1得到的反应产物，得到钛氧化物；S3：二次煅烧步骤S2得到的钛氧化物并发生掺杂诱导相变，得到二氧化钛相结材料。与现有技术相比，本发明解决现有技术中基于二氧化钛的析氢反应催化剂的问题为：异质结存在界面缺陷、相结存在制备困难的问题，本发明实现了工艺流程简单、能有效节约能源的相结催化材料的制备，该催化剂可在不同pH电解液条件下进行催化析氢反应。

本发明属于能源材料技术领域，具体为一种基于改性Nafion离聚物的PEM电解水膜电极及其制备方法。本发明提供的改性Nafion离聚物，是对Nafion离聚物或固体膜进行掺杂改性得到，记为FOHn‑Nafion离聚物，掺杂剂为CF3(CF2)nCH2OH；本发明通过加热搅拌的方式改性Nafion溶液，通过浸渍法改性Nafion膜；使用该改性离聚物与阳极催化剂配成浆料，喷涂制备膜电极，相比原来的Nafion具有更好的稳定性；本发明有效提高非贵金属催化剂膜电极的稳定性和使用价值，有望取代贵金属催化剂，从而降低PEM的应用成本。PEM测试中，1A cm‑2电流密度下电压为1.84V，并且保持良好的稳定性，稳定运行40h，是原来的10倍。本发明改性方法简易，适于大批量生产。

本发明属于催化制氢技术领域，具体为一种硼氢化物催化水解制氢反应装置。本发明制氢装置，主体为制氢反应罐体，还包括快拧罐口盖、催化剂管、折流气体通道、缓冲室、过滤器、散热翅片、主动泄压阀、被动泄压阀；快拧罐口盖保证制氢罐体的密封性；催化剂管用于放置催化剂；折流气体通道用于消除气体中的水雾；缓冲室用于气体缓冲，并实现初级气液分离及储存分离液；过滤器用于气体的干燥纯化；散热翅片用于反应器的散热；主动泄压阀用于手动罐体减压；被动泄压阀用于气压过压保护。本发明的水解制氢反应装置集合了反应、温控、压力控制与气体净化功能，可以为硼氢化物的水解制氢提供良好的反应条件，实现稳定、连续、安全的高品质氢气供应。

本发明涉及一种利用污水高效制氢的微生物水电解槽，包括依次布置的前端端板、产氢室、膜电极组件、产氧室、质子交换膜、污水处理室和末端端板；所述产氢室和产氧室由膜电极组件分隔开；所述产氧室和污水处理室由质子交换膜分隔开；所述末端端板上固定有负载有产电菌的碳材料；所述微生物水电解槽包括阳极I和阳极II和阴极；所述阳极I为膜电极组件的阳极侧；所述阳极II为负载有产电菌的碳材料；所述阳极I和阳极II由一根导线相连；所述阴极为膜电极组件的阴极侧。与现有技术相比，本发明能有效应对电解水制氢对优质水资源的浪费和微生物水电解制氢电流密度低、产氢速率慢等挑战。

本发明属于水解制氢反应技术领域，具体为一种Nafion与Cu‑BDC复合质子交换膜及其制备方法和应用。本发明首先在Nafion薄膜上采用特定参数原子层沉积ZnO纳米薄膜，然后通过水热反应将沉积ZnO纳米薄膜的Nafion薄膜分别在硝酸锌和对苯二甲酸有机配体溶液中反应合成Cu‑BDC薄膜，形成Nafion薄膜与Cu‑BDC薄膜紧密结合的复合质子交换膜；该复合质子交换膜，均匀，离子扩散导电通路稳定；具有优异的析氢性能，在10mA cm‑2下84mV的过电位，58mV dec‑1的Tafel斜率，以及在1.0M NaOH电解质中的良好稳定性；可以用于水解析氢反应的催化电极。

本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种光热驱动的固态氢化物MgH2复合储氢材料及其制备方法。本发明方法包括：首先，将含有铜离子的前驱体溶液与MXene纳米片混合；冷冻干燥后在还原性气氛下退火，实现在MXene表面纳米铜颗粒的原位沉积，制备得到光热催化剂Cu@MXene，然后，将该光热催化剂与固态氢化物MgH2经过球磨混合，得到可用于光热驱动的固态氢化物MgH2复合储氢材料，该复合储氢材料在太阳能驱动下可以实现可逆吸放氢循环，其性能远优于固态氢化物MgH2，具有广阔应用前景。

本发明属于储氢材料测试技术领域，具体为一种基于光热驱动的固态可逆储氢体系的测试装置和方法。本发明装置包括高压光热反应器、体积法高压气体吸附仪、氙灯光源、氢气气源、短波红外测温仪和计算机；反应器包括蓝宝石玻璃窗、隔热层和气路管道，反应器用于放置待测样品，并保持其内部处于高压氢气或真空状态，供待测样品进行吸氢、放氢反应；计算机内设置有数据处理计算模块，用于反应器内压力、温度的监控和分析计算；本发明解决了高压固态储氢体系与氙灯光源及其测温的集成、固态储氢材料测试样品放置和稳定性控制等问题，填补了光热驱动固态可逆储氢体系的测试的空白，实现太阳能驱动的固态可逆储氢体系的方便、高效、快速的储氢性能测试。

本发明公开了一种空心多孔碳球负载纳米镍复合材料及其制备方法和作为氢化镁储氢材料催化剂的应用，所述空心多孔碳球负载纳米镍复合材料包括空心多孔碳球和在所述空心多孔碳球的表面及孔隙内负载的纳米镍颗粒。该空心多孔碳球负载纳米镍复合材料具有大的比表面积和孔体积，纳米镍的负载量高，颗粒尺寸小，分散性好，分布均匀；将该材料用作MgH2储氢材料的催化剂，大幅降低MgH2的吸放氢温度，显著增大MgH2的吸放氢速率，提高MgH2的吸放氢循环稳定性。

本发明属于材料制备技术领域，具体为一种基于NbB2催化提升MgH2储氢性能的方法。本发明步骤：1首先利用球磨进行固相反应合成非晶NbB2纳米颗粒；将制备的催化剂与MgH2进行加氢球磨混合制备复合材料；将上述复合材料进行吸放氢测试，即可表现出NbB2作为双功能催化剂的作用。本采用简单的工艺制备高性能NbB2催化剂用于催化MgH2储氢，制备的复合材料不仅吸放氢温度相对于纯MgH2大幅下降，而且得益于原位产生的MgB2再氢化，体系在循环后储氢容量高于初始氢容量。

本发明属于材料制备技术领域，具体为一种基于V4Nb18O55催化提升MgH2储氢性能的方法。本发明步骤如下：首先利用溶剂热和热处理两步结合制备V4Nb18O55催化剂；将制备的催化剂与MgH2进行加氢球磨混合制备复合材料；将上述复合材料进行吸放氢测试，即可表现出V4Nb18O55高性能催化作用。本发明采用简单的工艺制备高性能V4Nb18O55催化剂，并用于催化MgH2储氢，制备的复合材料吸放氢温度相对于纯MgH2大幅下降，且在室温下可以实现完全再氢化。

本发明涉及一种制氢方法及装置。所述制氢方法包括以下步骤：向隔绝外界光源的反应器中添加藻类物质；向所述反应器中添加目标浓度以下的亚硫酸钠溶液；以及向经过所述亚硫酸钠溶液处理的藻类物质提供脉冲光照，以供所述藻类物质进行间隔的光合作用。通过执行这些步骤，该制氢方法能够提升藻类物质的产氢效率、延长藻类物质的产氢时间，并降低生物制氢的生产成本，从而促进生物制氢技术投入大规模的工业生产。

本发明公开了一种双金属钛铌氧化物及其制备方法和用作储氢材料的催化剂中的应用，所述双金属钛铌氧化物的相组成包括层片状的TiNb2O7，以及占所述双金属钛铌氧化物总质量0～20％的层片状和/或颗粒状的TiO2和/或Nb2O5。本发明公开的双金属钛铌氧化物具有高比表面积、厚度薄的特点，以二维层片状双金属钛铌氧化物为主相。将该双金属钛铌氧化物用于MgH2或LiBH4或两者任意比例的复合储氢体系的催化剂，在保持体系高容量的条件下，可降低体系的吸放氢工作温度，提高其动力学性能和吸放氢循环性能。

本发明属于电解水技术领域，具体涉及一种基于单电解槽双电极两步法分步电解水制氢的装置及方法。本发明装置包含一个电解槽以及放置在电解槽中的一个析氢析氧双功能电极和氢氧化镍电极。其制氢过程包含两个步骤：电解制氢，包括H2O在析氢析氧双功能电极表面被电化学还原生成氢气，同时Ni(OH)2电极被电化学氧化为NiOOH；电解制氧，包括NiOOH电极被电化学还原为Ni(OH)2，同时氢氧根离子在析氢析氧双功能电极表面被电化学氧化为氧气；两个步骤可循环交替进行。与传统的酸性电解水制氢相比，本发明可大幅降低电解成本。同时单电解槽的结构便于操作及其在实际生产中串并联，易于扩大规模，提高生产效率。

本发明属于电解水技术领域，具体涉及一种基于酸性电解质分步电解水制氢的装置及方法。本发明装置包含一个隔膜电解槽、放置在槽中的析氢电极和析氧电极、沉积电极和含有Mn2+的酸性电解液。其制氢过程包含两个步骤：电解制氢，包括H+在阴极析氢电极的电化学还原生成氢气，同时电解液中的Mn2+在阳极沉积电极被电化学氧化，生成MnO2沉淀和H+；电解制氧，包括H2O在阳极析氧电极的电化学氧化生成氢气以及MnO2在阴极沉积电极被电化学还原溶解生成Mn2+；两个步骤可循环交替进行。与传统的酸性电解水制氢相比，本发明不涉及氢气和氧气的同时产生，从而制备高纯氢气。

本发明属于生物燃料电池技术领域，具体为一种可植入大脑的柔性纤维生物燃料电池及其制备方法和应用。本发明柔性纤维生物燃料电池以碳纳米管纤维作为基底，负载电子转移剂和葡萄糖氧化酶作为阳极，负载铂碳催化剂作为阴极，并在阴极和阳极的表面通过原位化学反应生成聚多巴胺‑磷酸胆碱亲水层。本发明制备的纤维生物燃料电池可实现在生理浓度葡萄糖溶液中的功率输出，在牛血清蛋白溶液中呈现抗生物吸附性能。该生物燃料电池可以作为电源通过微创植入小鼠脑内进行功率输出，并在脑内具备抗生物吸附性能和功率输出性能的保持能力，展现出良好的在体应用前景，为植入式电子器件的能量供给的不稳定问题提供了新的解决方案。

本发明属于电解水技术领域，具体涉及一种基于酸性电解质两步电解制氢的装置和方法。本发明装置包含一个电解罐以及放置在罐中的析氢电极、沉积电极和含有Mn2+的酸性电解液。其制氢过程包含两个步骤：电解制氢，包括H+在阴极的电化学还原生成氢气，同时电解液中的Mn2+在阳极被电化学氧化，生成MnO2沉淀和H+；还原MnO2，包括向罐体中加入还原剂使生成的MnO2沉淀还原为Mn2+,溶解于电解液中，该电解液继续用于电解制氢，或者排出罐外，更新电解液后继续制氢；两个步骤可循环交替进行。与传统的酸性电解水制氢相比，本发明不涉及氢气和氧气的同时产生，不需要离子交换膜来分隔两极，直接生成高压氢气，大幅降低电解成本。

本发明公开了一种复合储氢材料NaBH4@NiB‑CNC及其制备方法。其方法包括：NiB‑CNC模板材料的制备；NaBH4@NiB‑CNC的制备。其中通过控制化学还原过程中Ni源和NaBH4的加入量控制NiB‑CNC模板材料中催化剂NiB的含量；储氢材料NaBH4的负载量为30~75 wt%，模板材料NiB‑CNC的质量分数为70~25 wt%。通过本发明方法，复合材料中的NaBH4在400℃以下即可实现完全放氢，并且放氢动力学性能明显改善。本发明所制备的材料具有优越的储氢性能。本发明工艺简单易操作，合成方便，易于实现。

本发明属于储氢材料技术领域，具体为一种用于催化氨硼烷水解制氢的催化剂及其制备方法和应用。本发明的磷铜共掺杂氧化钴复合材料催化剂由ZIF‑67沸石咪唑酯骨架结构材料作为前驱体进行碳化掺杂Cu、P元素制备得到，活性成分为Cu、Co、O、P元素，记为P‑Cu‑Co3O4@C；其在氨硼烷水解制氢反应中表现出优异的催化活性，可达111.06molH2·mol‑1cat·min‑1，表观活化能为38.31kJ/mol，并且经过5次循环催化反应后，保持68％的催化活性。本发明催化剂制备工艺简单、成本低廉、原料易得，具有广泛应用前景。同时，本发明的阴阳离子共掺杂方法也为高性能催化剂的设计合成提供了新思路。