一种双功能电解池的构建方法及其应用与流程

本发明涉及电解，具体涉及一种双功能电解池的构建方法及其应用。

背景技术：

1、随着传统能源危机的加剧和环境问题的日益突出，改变传统能源结构，提高可再生能源在能源结构中的比重已成为人类社会可持续发展的共识。从可再生能源中开发和利用氢能已成为世界发展的一个重要方向。一方面，氢气是一种很有前途的清洁燃料，其拥有比化石燃料高得多的能量密度（146 kj g-1），大约是汽油的三倍；另一方面，氢能具有零污染、无碳排放、高效、来源丰富、用途广泛等优点。然而，与储存在地球上的煤、石油和天然气这种传统能源资源不同，氢能并不是天然存在的，需要从其他资源中生产出来才能使用。为此，开发高效的制氢方式是获取氢能的关键步骤。

2、高效电催化剂对水分解制氢效率有很大影响。公开号为 cn116445959 a的中国专利报道了采用低温熔融盐法制备锰（mn）掺杂的mos2，实现了过渡金属硫化物与贵金属相媲美的析氢性能。然而受分解水固有的水氧化四电子半反应限制，整个过程反应动力学仍较缓慢，过电位较高，因此设计新型高效的电解池尤为关键。通常，用易氧化分子替代慢析氧反应（oer）可以有效提高产氢效率，在已有的报道中，公开号为 cn114941155 a的中国专利报道了一种以甲醛为氧化分子的钴基双功能电解池，改善了电解池电解水制氢效率，然而这一设计需要添加所固定浓度的甲醛分子，现实中较难采集捕捉。调研表明，还未有人采用以钼基为电催化剂，甘油为氧化分子的双功能电解池设计策略，一方面，热力学上有利的甘油阳极氧化有利于析氢反应，有望提升产氢效率。另一方面，甘油对水生生物有害，可能导致血红蛋白尿、溶血和肾衰竭等，因此本设计拟在提高产氢的同时以降解富态甘油污染物，以更高的能量转换效率和更低的能耗用于制氢，是一种环境友好、节能的制氢新策略，具有明显的实际应用价值。

技术实现思路

1、1.针对上述技术问题，本发明提供一种双功能电解池的构建方法及其应用。

2、2.技术方案：

3、一种双功能电解池的构建方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将钼酸铵、氯化锰和硫氰化钾混合均匀后置于容器内，放入马弗炉中200-400℃恒温反应2小时，得到锰掺杂的二硫化钼电催化剂；

5、步骤2、将步骤1制备的锰掺杂的二硫化钼电催化剂、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照质量比8:1:1混合，搅拌下将混合物分散在1-甲基-2-吡咯烷酮中，形成均匀的浆液，将浆液涂布在碳布上，在室温下干燥，得到mn-doped mos2电极；

6、步骤3、以步骤2制备的mn-doped mos2电极为阴极电极和阳极电极，以添加有甘油的koh 溶液为电解液构建电解池。

7、进一步地，所述步骤1中钼酸铵、氯化锰和硫氰化钾的质量比为2:0.04-0.2:20。

8、进一步地，所述步骤2中浆液在碳布上的涂覆面积为0.5cm×0.5cm。

9、进一步地，所述步骤2中室温干燥时间为24h。

10、进一步地，所述步骤3中甘油的浓度为0.25-0.75mol/l。

11、进一步地，所述步骤3中koh 溶液的浓度为1mol/l。

12、通过上述方法构建的双功能电解池在电解制氢和甘油废水降解中的应用。

13、3.有益效果：

14、本发明的双功能电解池，与传统的水基电解池相比，甘油基电解池在电流密度60ma cm-2下所需的阳极氧化反应（aor）电位和池电压分别降低了24.3%和14.8%，表明甘油氧化反应比水氧化反应电解池更有利析氢反应，意味着生产相同数量的氢气，可节省约14.8%的电能。

技术特征：

1.一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，所述步骤1中钼酸铵、氯化锰和硫氰化钾的质量比为2:0.04-0.2:20。

3.根据权利要求1所述的一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，所述步骤2中浆液在碳布上的涂覆面积为0.5cm×0.5cm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，所述步骤2中室温干燥时间为24h。

5.根据权利要求4所述的一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，所述步骤3中甘油的浓度为0.25-0.75mol/l。

6.根据权利要求5所述的一种双功能电解池的构建方法，其特征在于，所述步骤3中koh溶液的浓度为1mol/l。

7.通过权利要求1-6任一项所述的方法构建的双功能电解池在电解制氢和甘油废水降解中的应用。

技术总结本发明公开了一种双功能电解池的构建方法及其应用，所述方法包括以下步骤：步骤1、将钼酸铵、氯化锰和硫氰化钾混合均匀后置于容器内，放入马弗炉中200‑400℃恒温反应2小时，得到锰掺杂的二硫化钼电催化剂；步骤2、将步骤1制备的锰掺杂的二硫化钼电催化剂、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照质量比8:1:1混合，搅拌下将混合物分散在1‑甲基‑2‑吡咯烷酮中，形成均匀的浆液，将浆液涂布在碳布上。本发明的双功能电解池，与传统的水基电解池相比，甘油基电解池在电流密度60 mA cm<supgt;‑2</supgt;下所需的阳极氧化反应（AOR）电位和池电压分别降低了24.3%和14.8%，表明甘油氧化反应比水氧化反应电解池更有利析氢反应，意味着生产相同数量的氢气，可节省约14.8%的电能。技术研发人员：阮万生受保护的技术使用者：南京国轩电池有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11