关于水热反应产氢的研究

1、关于水热反响产氢的研究论文导读：氢能：化学元素氢(HHydrogen)，在元素周期表中位于第一位，是所有原子中最细小的。水热反响的概念与特点：水热反响即水热合成反响，其定义为水热合成是指温度为1001000、压力为1MPa1GPa条件下利用水溶液中物质化学反响所进行的合成。水热产氢的原理：水热反响产氢的方法主要包括了生物质水热产氢，复原剂水热产氢等。因为硫化氢气体是危害性极强的毒性气体，既严重污染环境，又对人类健康构成极大的威胁，因此本实验选取九水硫化钠作为硫化氢气体的替代品。关键词：氢能，水热反响，硫化氢，复原剂0.简述1氢能：化学元素氢(HHydrogen)，在元素周期表中位于第一位，是所

2、有原子中最细小的。其主要优点有：燃烧热值高，每千克高达28,900千卡，燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。2水热反响的概念与特点：水热反响即水热合成反响，其定义为水热合成是指温度为1001000 、压力为1MPa1GPa条件下利用水溶液中物质化学反响所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下,由于反响处于分子水平,反响性提高,因而水热反响可以替代某些高温固相反响。又由于水热反响的均相成核及非均相成核机理与固相反响的扩散机制不同,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。3水热产氢的原理：水热反响产氢的方法主要包括了生物质水热产氢，复原剂水热产氢等。论文检测。我们研究的是复原剂水热产氢

3、。1.研究目的和研究内容1.1研究目的为了得到纯洁、廉价的氢气，并且将氢气作为未来的主要能源之一。利用水热合成反响，来实现这一目标，并研究在工程实践中的可行性。1.2研究内容用复原剂水热产氢的方法，去寻找适合的复原剂，同时该复原剂要满足价格低廉、反响副产物少、环境危害小、工程实践可行性好等特点。并通过实验得到该复原剂的最正确反响条件：包括反响温度、反响时间、压强、催化剂等。2.实验局部2.1硫化氢作为复原剂水热产氢的研究1实验材料因为硫化氢气体是危害性极强的毒性气体，既严重污染环境，又对人类健康构成极大的威胁，因此本实验选取九水硫化钠作为硫化氢气体的替代品。硫化钠溶于水后发生水解，在水中形成硫

4、氢根。实验用水为去离子水。论文检测。表1 实验仪器一览表 序号 仪器名称及型号 生产厂家 1 HPLC Agilent 1200 美国Agilent公司 2 GC-MS 7890A 美国Agilent公司 3 GC/TCD HP 5890 Series Plus 4 瓦里安V ISTA 2MDX 美国ICP AES 5 FA 1004N电子天平 上海精密科学仪器 6 pHS-25数显pH计 上海精密科学仪器 7 超声波清洗器AU-80C 日本Aiwa医科工业株式会社 8 烘箱DHG-9140A 上海精密科学仪器 表2 实验所用药品一览 序号 名称 规格 生产厂家 1 九水硫化钠 ACS级别 S

5、igma-aldrich美国试剂 2 亚硫酸钠 ACS级别 Fluka Chemical Corp. 3 五水硫代硫酸钠 分析纯 国药化学试剂 4 无水硫酸钠 分析纯 国药化学试剂 5 氢氧化钠 分析纯 国药化学试剂 6 盐酸 分析纯 国药化学试剂 7 铬酸钠 分析纯 国药化学试剂 8 CTAB 分析纯 国药化学试剂 2实验装置与方法实验的间歇式反响器采用的是小型回分式反响装置，利用诱导加热炉对反响器进行加热。反响器、以及反响器与诱导加热炉的实验装置总体图如图2.1、图2.2所示。图2.1 间歇式实验装置示意图图2.2 诱导加热炉装置示意图图2.3 排水法采气装置示意图3实验步骤a 称取0.7

6、2g 九水硫化钠3mmol，量取所需要量的脱氧去离子水15 ml再通入氮气脱气20 min，脱去溶解在去离子水中的氧气，消除去离子水中氧气对硫化氢水热反响产氢的影响，参加到间歇性反响器，使其水填充率为36 % (本研究中除特殊说明之外均采用此添加率)。在反响器中通入氮气5 min赶出反响器中的空气，使氮气充满反响器的空余空间消除空气中的氧气对反响的影响，将反响器密闭好，连接上采气阀，并保证反响器与采气阀之间不漏气。如需调节pH值，那么需在反响器中先参加需要量的脱氧去离子水，参加称量准确的九水硫化钠，参加所需浓度的盐酸后迅速封好反响器。b 先通上诱导加热炉的冷却水，将密封好的反响器垂直放入诱导加

7、热炉的套筒中，热电偶插入到反响器的小孔中，翻开诱导加热炉摆动控制器，使反响器上下晃动进行搅拌，使其保持良好的传热和传质，翻开诱导加热炉的数码控制器，选取所需要的程序，开始从室温上升到实验所需温度，到达所需温度保持一定的反响时间。c 经过需要的反响时间后，停止反响器摆动，将反响器从诱导加热炉套筒中迅速取出并用电风扇进行冷却到室温。d 反响器冷却后，在饱和食盐水中采集气体，装入气体样品瓶待分析。(4)分析方法气体分析:气体分析采用GC/TCD：O2， N2， H2等气体的分析采用了MolecularSieve 5A(SUS， OD 1/8 inch， Length 12 ft， 80100 mes

8、h)填充柱。气体组分按照相应峰面积，按外标法计算。(5)实验内容本实验主要在水热条件下，主要考查反响温度、反响时间、初始浓度、填充率等反响条件对硫化氢作为复原剂复原水中的氢为氢气的影响，各实验条件的变化范围。九水硫化钠的添加量未加说明时，一般为添加0.72 g 3 mmol。填充率，定义为反响添加的试料、盐酸和脱氧去离子水的总体积占反响器内容积的比例，未加说明时一般条件下为36 %。反响时间，定义为反响器在诱导加热炉套筒内到达实验指定温度到取出的时间。表3 硫化氢水热产氢实验条件 九水硫化钠 0.241.44 g 反响温度 200380 C 反响时间 0.58 h 水填充率 3050 % pH

9、值 014 注：pH值高于14时，用NaOH浓度来表示反响前OH-离子浓度。2.2实验结果与分析硫化氢为强复原剂，以硫化钠为目的产物，首先，实验确定硫化氢在高温水的条件下抽取水中的氢形成氢气的效果，然后考察如反响温度、反响时间、pH值等对硫化钠作为复原剂从水中产氢的影响因素进行分析讨论。3.硫化钠水热产氢确实认为了考察硫化钠作为强复原剂使水中的氢复原为氢气，研究产氢效果进行了一组实验。首先研究了九水硫化钠为0.72g3mmol在300 oC的反响温度下，反响时间1 h，水填充率为36 %的产氢效果实验。反响结束后对气相进行分析，气相GC/TCD进行分析。气相产物分析在反响温度300度硫化氢水热

10、反响完成后，产生了一定量的气体，经过GC/TCD 检测，产生了气体主要是H2，以及在反响器内少量的惰性氮气，没有检测到硫化氢和氧气，如图3.1 所示。论文检测。氢气的产生量为 3.88mmol，氢气的气体体积占有率为80 %。实验结果说明硫化氢能够把水中的氢复原为氢气，且效果明显。如下式所示：图3.1 气相色谱图4. 硫化氢水热产氢的影响因素研究4.1反响温度对硫化氢水热产氢的影响实验条件为：0.72 g九水硫化钠图4.3不同pH值下硫化氢种的分配比值5. 硫化氢作复原剂从水中产氢机理的讨论从以上的实验结果和分析讨论可以看出，硫化钠在250 oC的温度以上通过水热反响能够作为复原剂把水中的氢复原为氢气。同时硫化钠被氧化为硫代硫酸根和少量的亚硫酸根和硫酸根。在氧化复原反响之后，反响溶液的pH会有所增加主要是因为产氢后生成了大量的OH-。当硫化钠水热反响到达平衡以后生成氢气的量与初始硫化钠的量的比例为2.2左右，因此根据以上实验得到的结果我们提出硫化钠作为复原剂从水中产氢的机理。参考文献【4】RalfBoscheck. Energy futures.H