[其他]由硫化氫制取氫氣的光化學(xué)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86102715
• 申請日: 1986-04-17
• 公開（公告）號: CN86102715A
• 公開（公告）日: 1986-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·亨利·科爾茨;詹姆斯·貝利·基姆伯;約瑟夫·埃默森·費(fèi)加德;多納德·胡伯特·庫比塞克
• 申請（專利權(quán)）人: 菲利浦石油公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 隗永良,羅英銘

本發(fā)明與光分解作用有關(guān)。一方面本發(fā)明涉及由硫化氫生產(chǎn)氫氣;另一方面本發(fā)明涉及硫化氫光分解制氫氣;第三方面本發(fā)明涉及硫化氫在溶液中的光分解;第四方面本發(fā)明涉及用于分解硫化氫的溶液中存在堿性化合物。

使用可見光對硫化氫進(jìn)行光分解之所以重要是因?yàn)檫@種方法有可能利用我們極豐富的且極廉價(jià)的能源-太陽。利用太陽能處理污染物質(zhì)的水溶液以分解有害污染物具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，這點(diǎn)是易于被人們認(rèn)識到的。人們也同樣能認(rèn)識到利用硫化氫做為氫氣和硫的一種很經(jīng)濟(jì)的來源同樣是重要的。

因此本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種光分解硫化氫制取氫氣的方法。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種依靠利用太陽能制取氫氣的工藝方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種在生態(tài)學(xué)上是合理的、利用太陽能分解硫化氫的方法。

本發(fā)明涉及的其它方面、目的及各種優(yōu)點(diǎn)在研究過本說明書、附圖及權(quán)項(xiàng)之后將會更加明了。

根據(jù)本發(fā)明，我們提供了一種通過光分解由硫化氫制氫氣的方法。根據(jù)本方法，硫化氫溶解在堿性溶液介質(zhì)中形成溶液，然后用可見光照射該溶液。

對本發(fā)明而言，可見光定義為具有波長為大約300毫微米（nm）至大約700毫微米（nm）的輻射。輻射的可見范圍較短波長區(qū)域的一端與紫外線輻射重疊，較長波長在上端與紅外線區(qū)相重疊。本發(fā)明所用的輻射能理想的波長范圍為大約300nm至大約700nm，最佳范圍為大約300nm至大約400nm。

雖然在本發(fā)明所述的方法中硫化氫所溶解的堿性液體介質(zhì)最好是堿性化合物的水溶液，但堿性液體介質(zhì)可以是任何pH值為堿性的并且可溶解硫化氫的液體介質(zhì)。適用于溶解硫化氫的溶劑可以通過加入可溶性堿性化合物變?yōu)閴A性，這些溶劑是諸如N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和脂族醇一類的烷基吡咯烷酮，最好是含有1至5個(gè)碳原子的堿性化合物。

雖然任何與能溶解硫化氫的溶劑相配合的堿性化合物都能用于本發(fā)明，但特別可利用的是堿金屬和堿土金屬的氫氧化物，因?yàn)檫@些化合物易于得到，且相對價(jià)格便宜。氫氧化銨也屬于特別可利用的化合物一類，也是因?yàn)樗菀椎玫角覂r(jià)格便宜。

通過研究下述實(shí)施例以及相關(guān)的附圖，可以更好地了解本發(fā)明所描述的工藝方法。

附圖1是用來模擬本發(fā)明工藝過程所用裝置的流程圖;

附圖2是8N NaOH水溶液里H₂S∶OH^-的摩爾比對氫氣生產(chǎn)的影響圖解。

下述各實(shí)施例做為說明本發(fā)明用，不應(yīng)認(rèn)為對本發(fā)明有限制性。

實(shí)施例Ⅰ

在本例中講述通過光誘導(dǎo)分解硫化氫溶液以制取氫氣的實(shí)驗(yàn)方案。

光分解所用的裝置如附圖1所示。采用Oriel公司250W或90W高壓水銀燈1只做為光源。在使用90W燈做光源的實(shí)例里，數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化為250W光通量的燈實(shí)例的數(shù)據(jù)。放出的光通過派來克斯（pyrex）玻璃濾光片3（以及下述的光分解槽的派來克斯（pyrex）窗），以便濾去所有波長小于大約290nm的紫外線輻射。250W水銀燈的絕對光量子效率根據(jù)賴內(nèi)克特鹽光能測定法（Reineckate′s????Salt????Actinometry），使用三帶通濾光片標(biāo)定（見Journal????of????The????American????Chemical????Society，88，394頁，1966）。每個(gè)光片所標(biāo)定的光通量為：

帶通（nm）????通量（光量子/分）

440 3.1×10¹⁸

400 2.0×10¹⁹

350 1.2×10¹⁹

通過濾光片3的可見光經(jīng)派來克斯（pyrex）窗7進(jìn)入光分解槽5。用磁性攪拌棒11攪動(dòng)要進(jìn)行光分解的含硫化氫溶液9。含硫化氫的原料氣體經(jīng)鼓泡管13引入，含氫氣的產(chǎn)品氣體經(jīng)裝有壓力計(jì)17及氣體循環(huán)泵19的管線15排出。一小部分產(chǎn)品氣體經(jīng)GC環(huán)路21分流到氣體色譜儀進(jìn)行產(chǎn)品氣流分析。

產(chǎn)品氣體的主要部分經(jīng)泵打入一個(gè)250CC的氣體穩(wěn)定器23，并循環(huán)到光分解槽5。新鮮H₂S經(jīng)輔助氣體輸入管25引入。光分解槽裝有熱偶套管27用來測量溶液的溫度（一般為26-34℃）。

實(shí)施例Ⅱ

本例說明采用實(shí)例Ⅰ所述裝置，光誘導(dǎo)分解飽合了H₂S的NaOH水溶液生產(chǎn)氫氣的方法。所有實(shí)驗(yàn)是在溫度為大約30-35℃之間進(jìn)行的，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)間為6-7小時(shí)。表Ⅰ匯總了氫氣的生產(chǎn)速率與NaOH濃度的函數(shù)關(guān)系。

表Ⅰ

NaOH濃度（摩爾/升） H₂生產(chǎn)速率（毫升/小時(shí)）