專利名稱：電化學鋅－水制氫、儲氫方法
技術領域：
為實驗室、焊接設備等提供方便的移動氫源；在電、氫共享或單用的條件下，應用于熱源、野外照明等。本發(fā)明還可應用在儲能方面，例如低峰期過剩電力的儲存及日光發(fā)電的電力儲存，儲能方式為氫、電能共儲。
具體實施例方式
實施例1取導電碳黑1.5克、氧化鋅6.0克、無汞鋅粉1.5克、聚乙烯醇3％水溶液3.3毫升、羧甲基纖維素鈉2％水溶液25毫升、聚四氟乙烯(PTFE)乳液4毫升(10％質量濃度)，攪勻、加熱成團，輥壓成片。壓在60目黃銅網上為鋅電極，上海世龍公司PPAT-AS-SL8膜為隔膜，泡沫鎳片為析氧電極，涂Pt/C(鉑擔載在導電碳黑上)催化劑的泡沫鎳片為析氫電極，5Mol/L KOH水溶液為電解質，電解質淹沒大部分電極。
此單體電池電極有效面積5平方厘米。
恒流充電鋅電極接負極，泡沫鎳片接正極，電流50毫安，充至3小時，充電后靜置15鐘。充電時正極冒氣，靜置兩極不產氣。
放電產氣鋅電極為負極，涂Pt/C催化劑的泡沫鎳片為正極，電池放電時，用萬用表檢測放電電流與電壓。電路接通，放電開始時電流達0.5安培，伴隨著氣泡劇烈產出，產氣量達每分鐘3.3毫升。減小電流，產氣量減小。中間關閉電路，產氣即停，接通電路，即恢復產氣。如此重復充放電三次，電流電壓變化不大，現象不變。
實施例2取無汞鋅粉2.5克、氧化鋅7.5克、3％聚乙烯醇水溶液3毫升調勻成漿，涂在泡沫鎳上，烘干后，壓片成鋅電極，PPAT-AS-SL8型膜為電池隔膜，泡沫鎳片為析氫兼析氧電極，0.5Mol/L NaOH水溶液為電解質，電解質淹沒大部分電極。單體電池電極有效面積10平方厘米。
恒流充電鋅電極接負極，泡沫鎳片接正極，電流60毫安，充至5小時，充電后靜置15鐘。充電時正極冒氣，靜置兩極不產氣。
放電產氣鋅電極為負極，泡沫鎳片為正極，電池放電時，用萬用表檢測放電電流與電壓。電路接通，放電電流為70mA，電壓為46mV。很快見正極氣泡長大冒出，放電2小時后在放電電流為36mA時，電壓仍為65mV。
收集產出的氣體，放電開始，達每分鐘0.5毫升。調節(jié)電流，氣體量隨之變化。重復充電，放電三次，電流電壓變化不大，現象不變。
實施例3取導電碳黑0.5克、氧化鋅7克、無汞鋅粉1.5克、聚乙烯醇3％水溶液3.3毫升、羧甲基纖維素鈉2％水溶液25毫升、聚四氟乙烯(PTFE)乳液4毫升(10％質量濃度)，攪勻、加熱成團，輥壓成片。壓在60目黃銅網上為鋅電極，PPAT-AS-SL8膜為隔膜，泡沫鎳為析氫兼析氧電極，5Mol/L KOH水溶液為電解質，電解質淹沒大部分電極。
此單體電池電極有效面積12平方厘米。
恒流充電鋅電極接負極，泡沫鎳片接正極，電流100毫安，充至5小時，充電后靜置15鐘。充電時正極冒氣，靜置兩極不產氣。
放電產氣鋅電極為負極，泡沫鎳片為正極，電池放電時，用萬用表檢測放電電流與電壓。放電開始時電流達0.5安培，1小時后可以達到0.1安培，3小時30分為62毫安。放電開始伴隨著氣泡劇烈產出，產氣量達每分鐘3.3毫升。減小電流，產氣量減小。中間關閉電路，產氣即停，接通電路，泡沫鎳上即恢復產氣。
如此重復充放電三次，電流電壓變化不大，現象不變。
本發(fā)明公開和揭示的所有組合和方法，可以借鑒本文公開內容，盡管它們已通過實施例進行了部分描述，但本領域人員明顯可在不脫離本發(fā)明內容、精神和范圍內對本發(fā)明進行改動，拼接或增減，這些對本領域專業(yè)人員是顯而易見的，但他們的改動都被包括在本發(fā)明精神范圍和內容之中。
權利要求
1.一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，它是一種由析氣電極—電解質—鋅電極組成的封閉系統(tǒng)，析氣電極、鋅電極均連接外電路，其特征是釋放氫氣時，接通析氣電極和鋅電極外電路，在析氣電極上發(fā)生水的還原反應，釋放出氫氣；鋅電極發(fā)生鋅的氧化反應，生成鋅的氧化產物；需要儲氫時，向封閉系統(tǒng)中補足水分，將電源負極接在鋅電極外電路上，電源正極接在析氣電極外電路上，再通以直流電，鋅電極上發(fā)生鋅的還原反應，鋅的氧化產物被還原成鋅，恢復鋅電極，析氣電極發(fā)生水的氧化反應，生成氧氣排出。
2.根據權利要求1所述的電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的析氣電極由析氫電極和析氧電極構成；或者由析氫電極兼析氧電極構成。
3.根據權利要求1所述的電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的鋅電極是由鋅活性物質、粘結劑、添加劑、集流體經壓制、涂膏、燒結、盒(管)、發(fā)泡、電沉積技術等多種物理方法加工而成的；其組成是鋅活性物質由鋅合金粉、鋅氧化物、鋅氫氧化物、鋅酸鹽等鋅化合物或其組合構成；粘合劑由羧甲基纖維素(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚乙烯醇(PVA)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯酸(PAA)、或聚偏氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯等以上粘結劑的一種或多種的混合物構成；添加劑由氧化鋅、氧化鈣、氧化鎂、氧化鎘、三氧化二鋁、銦化合物、鉍化合物、鉛化合物、氫氧化鈣、石墨粉、乙炔黑、碳粉、導電碳黑、活性碳粉、短切纖維、炭纖維等其中一種或一種以上的混合物構成；集流體是采用泡沫金屬、金屬網、金屬帶(金屬可以是單質或合金)，并在金屬表面經電鍍、復合鍍等物理化學方法處理制成的，優(yōu)選泡沫黃銅、鍍鉛或鍍錫的沖孔黃銅帶、黃銅網。
4.根據權利要求1或3所述的電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的鋅電極采用片狀或粉末多孔狀結構，優(yōu)選粉末多孔結構。
5.根據權利要求1所述的一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的電解質采用水溶液電解液，并采用電池隔膜吸浸，水溶液電解質采用pH大于4，濃度為0.05Mol/L-15Mol/L的溶液，選用堿金屬或堿土金屬的氫氧化物水溶液或其混合物，優(yōu)選KOH、NaOH水溶液或其混合物；或者選用堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽、硫酸鹽、氟化鹽等水溶液或其混合物，或與其氫氧化物水溶液的混合物；隔膜采用水化纖維素膜、聚乙烯接枝膜、玻璃紙、尼龍布、水化纖維素紙、棉紙、鈦酸鉀紙、聚乙烯氈、氧化鋯纖維紙、維尼綸無紡布等材料中的一種，或一種以上材料制成的復合膜。
6.根據權利要求1或2所述的一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的析氫電極是將純金屬、金屬氧化物、合金或金屬及合金與氧化物形成的復合材料采用電鍍、復合鍍、熱分解、離子鍍、離子注入、離子濺射、化學鍍、泡沫金屬技術等多種物理化學方法制成，亦可將上述兩種或三種技術的綜合使用制成；析氫電極的組成是純金屬優(yōu)選Co、Fe、Mo、W、Pt、Pd、Ru；氧化物優(yōu)選RuO2、TiO2、ZrO2等；合金優(yōu)選Ni-Mo、Ni-B、Ni-P、Ni-NiS、Ni-Pt、Ni-Ru、Co-Mo、Ni-Wo、Ni-Sn、Mo-W、Co-W、Ni-儲氫合金，以及Ni-P-Co-Mo-W、Ni-Co-Mo、Ni-Co-Mo-W、Ni-P-Mo-Co、Ni-P-W、Ni-P-Co-Mo-W、Ni-B-Co、Ni-B-Mo、Ni-B-Co-Mo、Ni-B-Co-Mo-W、Ni-B-W、Ni-Co-儲氫合金；金屬或合金與氧化物的復合材料優(yōu)選Ni-RuO2、Ni-Mo-RuO2、Ni-NiS、Ni-Mo-W-RuO2。
7.根據權利要求1或2所述的一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的析氧電極是在鋼、鐵、鎳材質的網、帶、板材、片材、泡沫金屬等結構上，采用鍍Ni、或含硫鍍Ni處理制成；或者采用鈦基鉑族化物電極、銥系涂層鈦電極、二氧化錳涂層鈦電極、鈣鈦礦型氧化物電極。
8.根據權利要求1或2所述的一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的析氫電極兼析氧電極是在鋼、鐵、鎳材質的網、帶、板材、片材、泡沫金屬的結構上，采用鍍Ni或含硫鍍Ni方法處理制成的。
9.根據權利要求1或2所述的一種電化學鋅—水制氫、儲氫方法，其特征是所述的析氫電極、析氧電極、析氫電極兼析氧電極可采用片狀、網狀、多孔狀、氣體擴散電極等結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電化學鋅－水制氫、儲氫方法。其是由析氣電極－電解質－鋅電極組成的封閉系統(tǒng)，析氣電極、鋅電極均連接外電路，特征是釋放氫氣時，接通析氣電極和鋅電極外電路，在析氣電極上發(fā)生水的還原反應，釋放出氫氣，鋅電極發(fā)生鋅的氧化反應，生成鋅的氧化產物；需要儲氫時，向封閉系統(tǒng)中補足水份，將電源負極接在鋅電極外電路上，電源正極接在析氣電極外電路上，再通以直流電，鋅電極上發(fā)生鋅的還原反應，鋅的氧化產物被還原成鋅，恢復鋅電極，析氣電極發(fā)生水的氧化反應，生成氧氣排出。本方法應用廣泛，操作簡單，特別適合于為氫燃料電池提供氫源，同時也可利用其副產的電能，與燃料電池共同發(fā)電。
文檔編號C25B1/02GK1854063SQ20051004637
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權日2005年4月28日
發(fā)明者黃潮 申請人:黃潮, 黃浩