一种制氧用导电液的制作方法

文档序号:18633890发布日期:2019-09-11 21:59阅读:449来源:国知局

本发明涉及制氧领域,具体涉及一种制氧用导电液。



背景技术:

通过电解水制氧是一种比较便捷的制氧方式,但电解纯水的氧气释放效率较低,能耗高。现在电解水制氧的技术发展方向主要是提高电极的性能,以提高制氧的效率;通过改善制氧设备中的导电液的性能以提高氧气释放效果的技术方案较少。



技术实现要素:

本发明解决的技术问题为解决制氧效率低的问题,提供一种制氧用导电液。

为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:

一种制氧用导电液,包括去离子水50~63质量份,碳酸钾10~12质量份,氢氧化钾11~15质量份,氢氧化钠15~20质量份,催化剂1~3质量份。

碱性的导电液应用广泛,通过在导电液中添加少量的催化剂,可以提高制氧装置的氧气产生效率。

氧气产生效率得到了极大地提高,降低了制氧机的能耗。

优选地,包括去离子水56~63质量份,碳酸钾11~12质量份,氢氧化钾13~15质量份,氢氧化钠18~20质量份,催化剂2~3质量份。

优选地,包括去离子水56质量份,碳酸钾11质量份,氢氧化钾13质量份,氢氧化钠18质量份,催化剂2质量份。

优选地,所述催化剂的制备方法为:取高锰酸钾1~2质量份,37%盐酸2~4质量份,硝酸钴3~5质量份,碳纳米管0.5~1质量份,纳米二氧化钛0.2~0.5质量份,5%氨水55~65质量份;将高锰酸钾加入到80倍量的去离子水中,溶解完全后加入浓盐酸,混合均匀,将混合液转移到高压釜中150~155℃下水热反应10~14h,冷却至室温,用30%的乙醇洗涤5~7次,干燥后得到前驱体;将前驱体、硝酸钴、纳米二氧化钛、碳纳米管溶解于5%氨水中,超声分散2h,转移到高压负重155~160℃反应12h,冷却至室温,用去离子水清洗2~3次,干燥、研磨得到催化剂。钴类催化剂同碳纳米管、纳米二氧化钛复配,可以提高导电液的电导率,增强电子的传递效率,进而提高电解制氧的效率。

优选地,所述高锰酸钾1.5~2质量份,37%盐酸3~4质量份,硝酸钴4~5质量份,碳纳米管0.8~1质量份,纳米二氧化钛0.3~0.5质量份,5%氨水60~65质量份。

优选地,所述高锰酸钾1.5质量份,37%盐酸3质量份,硝酸钴4质量份,碳纳米管0.8质量份,纳米二氧化钛0.3质量份,5%氨水60质量份。

优选地,所述纳米二氧化钛为改性纳米二氧化钛。改性的纳米可以更进一步的提高制氧机的制氧效率。

优选地,所述纳米二氧化钛的制备方法为:取钛酸四丁酯12~15质量份,65wt%硝酸0.3~0.5质量份,氯化铁0.01~0.03质量份,氟化铵3~5质量份;将钛酸四丁酯溶于6倍量的95%乙醇中,搅拌均匀,加入硝酸,继续搅拌1h;将氯化铁和氟化铵溶于100倍量的95%乙醇,同钛酸四丁酯的乙醇溶液混合,搅拌1h,得到溶胶,将溶胶在室温下陈化48h后得到凝胶,70℃下烘干、550~600℃下煅烧后研磨得到改性纳米二氧化钛。

优选地,所述钛酸四丁酯14~15质量份,65wt%硝酸0.4~0.5质量份,氯化铁0.02~0.03质量份,氟化铵4~5质量份。将钛同铁、氮、氟复配可以更进一步的提高氧气的产生效率。

优选地,所述钛酸四丁酯14质量份,65wt%硝酸0.4质量份,氯化铁0.02质量份,氟化铵4质量份。

与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:氧气产生效率得到了极大地提高,降低了制氧机的能耗;碱性的导电液应用广泛,通过在导电液中添加少量的催化剂,可以提高制氧装置的氧气产生效率。

具体实施方式

以下实施列是对本发明的进一步说明,不是对本发明的限制。

实施例1

一种制氧用导电液,包括去离子水56质量份,碳酸钾11质量份,氢氧化钾13质量份,氢氧化钠18质量份,催化剂2质量份。所述催化剂的制备方法为:取高锰酸钾1.5质量份,37%盐酸3质量份,硝酸钴4质量份,碳纳米管0.8质量份,纳米二氧化钛0.3质量份,5%氨水60质量份;将高锰酸钾加入到80倍量的去离子水中,溶解完全后加入浓盐酸,混合均匀,将混合液转移到高压釜中150~155℃下水热反应12h,冷却至室温,用30%的乙醇洗涤6次,干燥后得到前驱体;将前驱体、硝酸钴、纳米二氧化钛、碳纳米管溶解于5%氨水中,超声分散2h,转移到高压负重155~160℃反应12h,冷却至室温,用去离子水清洗2~3次,干燥、研磨得到催化剂。所述纳米二氧化钛为改性纳米二氧化钛。所述纳米二氧化钛的制备方法为:取钛酸四丁酯14质量份,65wt%硝酸0.4质量份,氯化铁0.02质量份,氟化铵4质量份;将钛酸四丁酯溶于6倍量的95%乙醇中,搅拌均匀,加入硝酸,继续搅拌1h;将氯化铁和氟化铵溶于100倍量的95%乙醇,同钛酸四丁酯的乙醇溶液混合,搅拌1h,得到溶胶,将溶胶在室温下陈化48h后得到凝胶,70℃下烘干、550~600℃下煅烧后研磨得到改性纳米二氧化钛。

碱性的导电液应用广泛,通过在导电液中添加少量的催化剂,可以提高制氧装置的氧气产生效率。氧气产生效率得到了极大地提高,降低了制氧机的能耗。钴类催化剂同碳纳米管、纳米二氧化钛复配,可以提高导电液的电导率,增强电子的传递效率,进而提高电解制氧的效率。改性的纳米可以更进一步的提高制氧机的制氧效率。将钛同铁、氮、氟复配可以更进一步的提高氧气的产生效率。

实施例2

一种制氧用导电液,包括去离子水50质量份,碳酸钾10质量份,氢氧化钾11质量份,氢氧化钠15质量份,催化剂1质量份。所述催化剂的制备方法为:取高锰酸钾1质量份,37%盐酸2质量份,硝酸钴3质量份,碳纳米管0.5质量份,纳米二氧化钛0.2质量份,5%氨水55质量份;将高锰酸钾加入到80倍量的去离子水中,溶解完全后加入浓盐酸,混合均匀,将混合液转移到高压釜中150~155℃下水热反应10h,冷却至室温,用30%的乙醇洗涤5次,干燥后得到前驱体;将前驱体、硝酸钴、纳米二氧化钛、碳纳米管溶解于5%氨水中,超声分散2h,转移到高压负重155~160℃反应12h,冷却至室温,用去离子水清洗2~3次,干燥、研磨得到催化剂。所述纳米二氧化钛为改性纳米二氧化钛。所述纳米二氧化钛的制备方法为:取钛酸四丁酯12质量份,65wt%硝酸0.3质量份,氯化铁0.01质量份,氟化铵3质量份;将钛酸四丁酯溶于6倍量的95%乙醇中,搅拌均匀,加入硝酸,继续搅拌1h;将氯化铁和氟化铵溶于100倍量的95%乙醇,同钛酸四丁酯的乙醇溶液混合,搅拌1h,得到溶胶,将溶胶在室温下陈化48h后得到凝胶,70℃下烘干、550~600℃下煅烧后研磨得到改性纳米二氧化钛。

实施例3

一种制氧用导电液,包括去离子水63质量份,碳酸钾12质量份,氢氧化钾15质量份,氢氧化钠20质量份,催化剂3质量份。所述催化剂的制备方法为:取高锰酸钾2质量份,37%盐酸4质量份,硝酸钴5质量份,碳纳米管1质量份,纳米二氧化钛0.5质量份,5%氨水65质量份;将高锰酸钾加入到80倍量的去离子水中,溶解完全后加入浓盐酸,混合均匀,将混合液转移到高压釜中150~155℃下水热反应14h,冷却至室温,用30%的乙醇洗涤7次,干燥后得到前驱体;将前驱体、硝酸钴、纳米二氧化钛、碳纳米管溶解于5%氨水中,超声分散2h,转移到高压负重155~160℃反应12h,冷却至室温,用去离子水清洗2~3次,干燥、研磨得到催化剂。所述纳米二氧化钛为改性纳米二氧化钛。所述纳米二氧化钛的制备方法为:取钛酸四丁酯15质量份,65wt%硝酸0.5质量份,氯化铁0.03质量份,氟化铵5质量份;将钛酸四丁酯溶于6倍量的95%乙醇中,搅拌均匀,加入硝酸,继续搅拌1h;将氯化铁和氟化铵溶于100倍量的95%乙醇,同钛酸四丁酯的乙醇溶液混合,搅拌1h,得到溶胶,将溶胶在室温下陈化48h后得到凝胶,70℃下烘干、550~600℃下煅烧后研磨得到改性纳米二氧化钛。

实施例4

实施例4同实施例1不同之处在于,所述催化剂为纳米氧化钴。

实施例5

实施例5同实施例1不同之处在于,所述催化剂的制备方法为:将二氧化锰、碳纳米管、硝酸钴、纳米二氧化钛加入氨水中分散均匀后干燥、研磨得到催化剂。

实施例6

实施例6同实施例1不同之处在于,所述纳米二氧化钛未改性。

实施例7

实施例7同实施例1不同之处在于,所述纳米二氧化钛的改性方法为:将纳米二氧化钛、纳米氧化铁分散到去离子水中,加入氟化铵,搅拌均匀,干燥、煅烧、研磨后得到改性纳米二氧化钛。

对比例1

一种制氧用导电液,包括去离子水58质量份,碳酸钾11质量份,氢氧化钾13质量份,氢氧化钠18质量份。

对比例2

一种制氧用导电液,包括去离子水72.5质量份,碳酸钾8质量份,氢氧化钾9质量份,氢氧化钠10质量份,催化剂0.5质量份。

对比例3

一种制氧用导电液,包括去离子水41质量份,碳酸钾15质量份,氢氧化钾18质量份,氢氧化钠22质量份,催化剂4质量份。

实验例

将实施例1~7和对比例中的导电液加入到制氧机中,对比制氧效率,如表1所示。

表1添加了导电液的制氧机的导电效率

对比例1是常用的碱性导电液,以其为基准,判断单位时间内氧气的产量。

实施例1~3同对比例1相比制氧效率大幅提高,这与其采用包含改性纳米二氧化钛的钴类催化剂有关;实施例4中催化剂为氧化钴,其效果弱于实施例1~3,也弱于实施例5,表明钴类催化剂需要同纳米二氧化钛、碳纳米管复配并掺杂氮才能有效的提高制氧效率;实施例6采用未改性的纳米二氧化钛,实施例7中的纳米二氧化钛的改性方法同实施例1中不同,表明只有用铁、氟、氮改性的纳米二氧化钛才能提高制氧效率。

对比例2和3中的各物质的投加量同实施例1不同,而其制氧效率显著下降,表明催化剂的加入量只有在一定的范围内才会提高制氧效率。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,以上实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1