东北电力大学崔达获国家专利权
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龙图腾网获悉东北电力大学申请的专利油页岩辅助电解水制氢系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121110049B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511657475.2,技术领域涉及:C25B9/19;该发明授权油页岩辅助电解水制氢系统是由崔达;王擎;孙承旭;周智磊;柏静儒;潘朔;王智超;王新民;刘奇;吴爽设计研发完成,并于2025-11-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本油页岩辅助电解水制氢系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种油页岩辅助电解水制氢系统,属于氢能制备与资源综合利用技术领域。本发明包括油页岩预处理及进料装置、硫酸储存罐、一次反应器、油页岩清洗装置、二次反应器、电解制氢装置、副产物收集装置、氢气储存罐及二氧化碳储存罐,各装置通过管路依次连接。本发明通过引入油页岩参与电解过程,不仅能够有效降低电解水的能耗、提升制氢效率,还实现了油页岩中有机质与无机矿物的协同转化,获得氢气、二氧化硅、硫酸钙等多种有价值产物,从而兼顾了清洁能源制备与固体废弃物绿色处理的双重目标。
本发明授权油页岩辅助电解水制氢系统在权利要求书中公布了:1.一种油页岩辅助电解水制氢系统,其特征在于,包括油页岩预处理及进料装置、硫酸储存罐、一次反应器、油页岩清洗装置、二次反应器、电解制氢装置、副产物收集装置、氢气储存罐及二氧化碳储存罐,各装置通过管路依次连接; 所述预处理及进料装置的出料口连通一次反应器的进料口,用于输送油页岩颗粒; 所述硫酸储存罐分别连通一次反应器和二次反应器的酸液进口; 所述一次反应器的固体残渣出口连通所述油页岩清洗装置,反应液出口连通所述二次反应器,气体出口连通二氧化碳储存罐; 所述油页岩清洗装置的出料口连通所述二次反应器的残渣进口; 所述二次反应器的反应液出口连通所述电解制氢装置的阳极室,固体残渣出口连通所述副产物收集装置; 所述电解制氢装置的阴极室气体出口连接所述氢气储存罐,所述阳极室废液出口通过回流管路连通所述硫酸储存罐; 所述电解制氢装置还包括质子交换膜,所述阴阳两极室电极采用铂片电极,其中阳极室内置Fe2+Fe3+氧化还原体系; 所述电解制氢装置的电解电压为1.1V±0.1V,电流密度为10mAcm2±2mAcm2; 一次反应阶段,在一次反应器内,首先由硫酸与油页岩中所含碳酸盐类矿物发生酸解反应,生成的二氧化碳经管路直接输送至二氧化碳储存罐进行收集;随后,硫酸继续作用于油页岩的矿物骨架,溶解其中的金属阳离子,使其进入反应液中,此外,油页岩中残留的有机碳质在酸性环境下表现出较强的还原性,在反应液中将阳极生成的Fe3+再次还原为Fe2+,形成局部的Fe2+Fe3+循环体系,部分溶解后的硫酸溶液通过管路引入电解制氢装置的阳极区,残余的油页岩固体与反应液一并从一次反应器排出,其中固体部分被输送至油页岩清洗装置,而液体部分则可直接流入二次反应器或硫酸储存罐,以进行进一步的分解和转化; 在油页岩清洗装置中,反应后的油页岩残渣首先通过循环液冲洗,去除表面残余的硫酸和部分可溶性杂质; 二次反应阶段,清洗后的油页岩残渣与来自一次反应器的反应液共同进入二次反应器,在该装置内继续发生深度分解与转化反应,部分新补充的稀硫酸被引入该装置,用于维持反应液的酸性环境和离子强度,在该阶段,残渣中未完全反应的碳质组分继续发挥还原作用,将部分电解过程中积累的Fe3+还原为Fe2+,从而维持体系中较高浓度的二价铁离子,经二次反应后形成的液体产物流入电解制氢装置,在阳极区参与电解过程,进一步促进氢气的生成,对于电解过程中未被完全消耗的多余酸液,则通过循环管路回流至硫酸储存罐,实现电解液的再生与循环使用; 电解阶段,在电解制氢装置中,阴极室和阳极室之间设置有质子交换膜,用于选择性地传递氢离子,来自一次反应器和二次反应器的反应液进入电解槽后,体系内既含有水分子,也含有由油页岩溶解产生的Fe多价态金属离子; 在阴极,迁移而来的氢离子在电极表面得到电子,生成氢气并被收集至氢气储存罐,在阳极,Fe2+失去电子,被氧化为Fe3+,从而部分替代了常规电解水中析氧反应。
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