本技術(shù)涉及制氫設(shè)備，具體涉及一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)業(yè)是支撐我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，其快速發(fā)展極大地改善了我國的國民生活水平。但隨著農(nóng)產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)廢棄物的妥善處置便成為了關(guān)乎我國生態(tài)文明建設(shè)的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的處理模式如秸稈焚燒、糞便直接還田或進行堆肥和厭氧發(fā)酵等，容易引起溫室氣體，如二氧化碳和甲烷的排放，也易造成環(huán)境污染。因此，對傳統(tǒng)的農(nóng)廢處置方式進行轉(zhuǎn)型和升級，將促使我國從根本上改變農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境應(yīng)對模式，形成新的配套技術(shù)，氫氣作為一種無副產(chǎn)物的清潔能源，可以有效地改善我國生態(tài)環(huán)境問題并減緩全球變暖。農(nóng)廢中含有大量未被利用的生物質(zhì)能源，其氫能轉(zhuǎn)化不僅可以有效地將廢物再度資源化，還將為我國能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供新的解決思路。

2、然而，目前國內(nèi)外尚未出現(xiàn)經(jīng)濟高效的生物質(zhì)制氫技術(shù)，市場上的制氫方法如熱轉(zhuǎn)化制氫、光催化制氫等，都有處理工藝復(fù)雜，降解率低，成本高、反應(yīng)條件苛刻等缺點。

3、而pemec電解法具有綠色、高效等優(yōu)點，但制氫成本居高不下，因為其所用的催化劑為貴金屬，價格昂貴，而且催化劑更換頻率快，生產(chǎn)成本高，生物質(zhì)中的雜質(zhì)容易引起貴金屬的毒性反應(yīng)，導(dǎo)致電解質(zhì)催化速率降低，需定期更換，電解全靠市電，能耗成本高。

4、為此提出一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于：為解決現(xiàn)有的pemec電解法制氫成本居高不下，因為其所用的催化劑為貴金屬，價格昂貴，而且催化劑更換頻率快，生產(chǎn)成本高，生物質(zhì)中的雜質(zhì)容易引起貴金屬的毒性反應(yīng)，導(dǎo)致電解質(zhì)催化速率降低，需定期更換，電解全靠市電，能耗成本高的問題，本實用新型提供了一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置。

2、本實用新型為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

3、一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，包括箱體，箱體的內(nèi)側(cè)底部固定安裝有基板，基板的頂部固定安裝有質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)，箱體的一側(cè)內(nèi)壁固定安裝有安裝板，安裝板上固定安裝有過濾器，過濾器與質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)連通設(shè)置，箱體的后側(cè)內(nèi)壁固定安裝有固定架，固定架上固定安裝有降解機構(gòu)，降解機構(gòu)與過濾器連通設(shè)置。

4、進一步地，過濾器的出液端固定安裝有出水管，出水管的自由端與質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)的陽極進液端固定連接設(shè)置，質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)的陰極排氣端固定安裝有回流管，回流管的自由端固定安裝有循環(huán)泵，循環(huán)泵的輸出端固定安裝有循環(huán)管，循環(huán)管的自由端與降解機構(gòu)固定連接設(shè)置。

5、進一步地，降解機構(gòu)的排液端固定安裝有排液管，排液管的自由端固定安裝有抽液泵，抽液泵的輸出端固定安裝有連接管，連接管的自由端與過濾器的進液端固定連接設(shè)置。

6、進一步地，質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)包括陽極倉、石墨棒陽極電極、氧氣管、注液管、質(zhì)子膜電極、鈦氈、多層網(wǎng)、陰極電極板、面板和固定螺栓，陽極倉的內(nèi)側(cè)壁固定安裝有石墨棒陽極電極，陽極倉的頂部固定安裝有氧氣管和注液管，陽極倉的一側(cè)壁呈開放式結(jié)構(gòu)設(shè)置，陽極倉開放式一側(cè)壁設(shè)置有質(zhì)子膜電極，質(zhì)子膜電極的外側(cè)壁設(shè)置有鈦氈，鈦氈的外側(cè)壁設(shè)置有多層網(wǎng)，多層網(wǎng)的外側(cè)設(shè)置有陰極電極板，陰極電極板的外側(cè)設(shè)置有面板，面板上設(shè)置有固定螺栓，固定螺栓與陽極倉螺紋連接設(shè)置，質(zhì)子膜電極、鈦氈、多層網(wǎng)、陰極電極板和面板呈層疊狀設(shè)置，面板的外側(cè)壁固定安裝有氫氣管。

7、進一步地，陰極電解液是為h3po4，陰極電極為鉑炭電極。

8、進一步地，降解機構(gòu)包括降解箱、電機、攪拌槳、電磁加熱板和頂蓋，降解箱的前后側(cè)內(nèi)壁均固定安裝有電磁加熱板，降解箱的兩側(cè)內(nèi)壁轉(zhuǎn)動安裝有攪拌槳，降解箱的外側(cè)壁固定安裝有電機，電機的輸出端橫向貫穿電機，電機的輸出端橫向貫穿降解箱并與攪拌槳固定連接設(shè)置，降解箱的頂部鉸接安裝有頂蓋。

9、進一步地，降解箱內(nèi)置生物質(zhì)降解催化劑為磷鉬酸。

10、本實用新型的有益效果如下：

11、1、本實用新型通過采用使用磷鉬酸代替陽極催化劑，減少生產(chǎn)成本，增加析氫效率。生產(chǎn)成本減少是因為，貴金屬催化劑成本均超300元/g；而磷鉬酸的生產(chǎn)成本1g僅為2.3元。且磷鉬酸催化劑中毒反應(yīng)也較低，可以減少催化劑的更換頻次，因為磷鉬酸在電解制氫過程中對產(chǎn)生的污染物，如生物質(zhì)中的硫組分和一氧化碳等，表現(xiàn)出較高的容忍度，因此在液相催化過程中相對不易受到生物質(zhì)中雜質(zhì)的影響。減少了因催化劑失活導(dǎo)致的頻繁更換需求；我們的反應(yīng)條件更溫和，現(xiàn)在大部分生物質(zhì)制氫需要高溫200度以上的高溫，而我們的反應(yīng)溫度只有80度，減少加熱成本，析氫效率的增加是因為，中毒反應(yīng)的減少在一定時間內(nèi)，它能夠以更高的效率產(chǎn)生氫氣。與傳統(tǒng)電解水用氫氧化鈉電解液相比，生物質(zhì)的氫變成氫離子的難度是要遠低于氫氧根變成氫離子的難度的，生物質(zhì)制氫所需要的能量消耗更小，所以耗電量也會更低，并且磷鉬酸電解液它是一種酸性介質(zhì)，氫離子質(zhì)子的濃度更高，電解質(zhì)導(dǎo)電能力更高，制氫速率會更快。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，包括箱體（29），箱體（29）的內(nèi)側(cè)底部固定安裝有基板（7），基板（7）的頂部固定安裝有質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)（8），箱體（29）的一側(cè)內(nèi)壁固定安裝有安裝板（4），安裝板（4）上固定安裝有過濾器（3），過濾器（3）與質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)（8）連通設(shè)置，箱體（29）的后側(cè)內(nèi)壁固定安裝有固定架（2），固定架（2）上固定安裝有降解機構(gòu)（1），降解機構(gòu)（1）與過濾器（3）連通設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，所述過濾器（3）的出液端固定安裝有出水管（6），出水管（6）的自由端與質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)（8）的陽極進液端固定連接設(shè)置，質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)（8）的陰極排氣端固定安裝有回流管（10），回流管（10）的自由端固定安裝有循環(huán)泵（11），循環(huán)泵（11）的輸出端固定安裝有循環(huán)管（12），循環(huán)管（12）的自由端與降解機構(gòu)（1）固定連接設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，所述降解機構(gòu)（1）的排液端固定安裝有排液管（13），排液管（13）的自由端固定安裝有抽液泵（5），抽液泵（5）的輸出端固定安裝有連接管，連接管的自由端與過濾器（3）的進液端固定連接設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，所述質(zhì)子交換膜制氫機構(gòu)（8）包括陽極倉（22）、石墨棒陽極電極（19）、氧氣管（20）、注液管（21）、質(zhì)子膜電極（23）、鈦氈（24）、多層網(wǎng)（25）、陰極電極板（26）、面板（27）和固定螺栓（28），陽極倉（22）的內(nèi)側(cè)壁固定安裝有石墨棒陽極電極（19），陽極倉（22）的頂部固定安裝有氧氣管（20）和注液管（21），陽極倉（22）的一側(cè)壁呈開放式結(jié)構(gòu)設(shè)置，陽極倉（22）開放式一側(cè)壁設(shè)置有質(zhì)子膜電極（23），質(zhì)子膜電極（23）的外側(cè)壁設(shè)置有鈦氈（24），鈦氈（24）的外側(cè)壁設(shè)置有多層網(wǎng)（25），多層網(wǎng)（25）的外側(cè)設(shè)置有陰極電極板（26），陰極電極板（26）的外側(cè)設(shè)置有面板（27），面板（27）上設(shè)置有固定螺栓（28），固定螺栓（28）與陽極倉（22）螺紋連接設(shè)置，質(zhì)子膜電極（23）、鈦氈（24）、多層網(wǎng)（25）、陰極電極板（26）和面板（27）呈層疊狀設(shè)置，面板（27）的外側(cè)壁固定安裝有氫氣管（9）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，所述降解機構(gòu)（1）包括降解箱（15）、電機（14）、攪拌槳（16）、電磁加熱板（17）和頂蓋（18），降解箱（15）的前后側(cè)內(nèi)壁均固定安裝有電磁加熱板（17），降解箱（15）的兩側(cè)內(nèi)壁轉(zhuǎn)動安裝有攪拌槳（16），降解箱（15）的外側(cè)壁固定安裝有電機（14），電機（14）的輸出端橫向貫穿電機（14），電機（14）的輸出端橫向貫穿降解箱（15）并與攪拌槳（16）固定連接設(shè)置，降解箱（15）的頂部鉸接安裝有頂蓋（18）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，其特征在于，所述降解箱（15）內(nèi)置生物質(zhì)降解催化劑為磷鉬酸。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種應(yīng)用磷鉬酸降解農(nóng)業(yè)廢棄物的制氫裝置，涉及制氫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本技術(shù)。本技術(shù)將具有強大的氧化降解能力和作為電子儲存庫的巨大潛力的多金屬氧酸鹽磷鉬酸(POM)作為降解廢棄生物質(zhì)的催化劑，構(gòu)建循環(huán)生物質(zhì)制氫體系，同時在電解槽中使用質(zhì)子交換膜，增強陽極質(zhì)子的移動能力，提升了制氫效率和制氫純度，降低催化劑中毒反應(yīng)，提升電解質(zhì)導(dǎo)電能力，且POM的起始電位為0.5V，遠低于傳統(tǒng)電解水的1.23V優(yōu)勢，降低了電解過程的能耗，實現(xiàn)生物質(zhì)低碳、高效、低能耗制氫。

技術(shù)研發(fā)人員：王慶坤,李鑫蕊,孔祥杰,李賀朋,宗雨童,王秀冉,韓飛,高以頡,關(guān)澤羽
受保護的技術(shù)使用者：日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：20240313
技術(shù)公布日：2024/12/23