【技術實現步驟摘要】
本申請涉及能源，特別涉及一種氫氣制備裝置及方法。
技術介紹
1、電解水制氫作為氫燃燒的逆反應，被視為一種綠色且可持續的能源解決方案，僅以水作為原料，實現了緊密的氫循環。理論上，這一過程不僅減少了對化石燃料的依賴，還能夠減少溫室氣體排放，使其成為未來清潔能源體系的重要組成部分。
2、然而，相關技術中，電解水制氫技術仍然面臨諸多挑戰，限制了其廣泛的應用。在電解過程中，氫氣和氧氣幾乎是同時生成的，這使得獲取高純度氫氣變得困難。同時，為了防止氫氣與氧氣混合，通常會在電解槽中使用隔膜將兩種氣體分開，這種方法不僅增加了設備的成本，而且隨著隔膜的老化，存在氫氧混合的風險，由于氫氧混合氣體易爆炸，進而增加了安全隱患。
技術實現思路
1、本申請提供一種氫氣制備裝置及方法，以解決傳統電解水制氫技術難獲得高純度氫氣，制備速度慢，容易生成易爆炸的氫氧混合氣體等問題。
2、本申請第一方面實施例提供一種氫氣制備裝置，包括：電池本體和電源；電池本體內設置有電解液、質子交換膜、負極材料和正極材料，其中，負極材料和正極材料分別設置于質子交換膜的兩側，負極材料和正極材料分別與電源的負極和正極相連；正極材料所在電解液內設置有氧化還原介質，利用氧化還原介質的氧化反應和負極材料處的氫氣生成反應制備氫氣。
3、可選地，負極材料用于氫氣生成反應的第一催化劑。
4、可選地，第一催化劑為pt/c催化劑。
5、可選地，氧化還原介質為ce3+。
6、可選地，正極材
7、可選地，氫氣制備裝置還包括：正極罐和第一水泵，其中，正極罐內設置有第二催化劑，用于對氧化反應后的氧化還原介質進行還原反應，第一水泵用于將攜帶有氧化還原介質的電解液泵送至電池本體內。
8、可選地，第二催化劑為ruo2催化劑。
9、可選地，氫氣制備裝置還包括：負極罐和第二水泵，其中，氫氣生成反應制備的氫氣通入負極罐內，負極罐生成的氫離子通過第二水泵送至電池本體內。
10、可選地，氫氣制備裝置還包括：儲氫罐，用于存儲負極罐內的氫氣。
11、本申請第二方面實施例提供一種氫氣制備方法，方法利用第一方面的氫氣制備裝置進行氫氣制備，其中，方法包括以下步驟：在電池本體內設置電解液；對電池本體內的負極材料和正極材料進行通電；在通電后，正極材料處基于氧化還原介質的氧化反應產生負離子，在負極材料處基于氫離子和負離子的氫氣生成反應制備氫氣。
12、由此，本申請包括如下有益效果：
13、本申請實施例提出的氫氣制備裝置包括電池本體和電源，電池本體內設置有電解液、質子交換膜、負極材料和正極材料，將負極材料和正極材料分別與電源的負極和正極相連，正極材料所在電解液內設置有氧化還原介質，利用氧化還原介質的氧化反應和負極材料處的氫氣生成反應制備氫氣，解決了電解水過程中氧氣對于氫氣的干擾，提高了氫氣的制備速度，并獲得了高純度氫氣。由此，解決了傳統電解水制氫技術難獲得高純度氫氣，制備速度慢，容易生成易爆炸的氫氧混合氣體等問題。
14、本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
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1.一種氫氣制備裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述負極材料用于所述氫氣生成反應的第一催化劑。
3.根據權利要求2所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述第一催化劑為Pt/C催化劑。
4.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述氧化還原介質為Ce3+。
5.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述正極材料為碳氈。
6.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，還包括：
7.根據權利要求6所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述第二催化劑為RuO2催化劑。
8.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，還包括：
9.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，還包括：
10.一種氫氣制備方法，其特征在于，所述方法利用權利要求1-9任意一項所述的氫氣制備裝置進行氫氣制備，其中，所述方法包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種氫氣制備裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述負極材料用于所述氫氣生成反應的第一催化劑。
3.根據權利要求2所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述第一催化劑為pt/c催化劑。
4.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述氧化還原介質為ce3+。
5.根據權利要求1所述的氫氣制備裝置，其特征在于，所述正極材料為碳氈。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：于智洋，王宇鵬，丁天威，黃興，馬秋玉，曲祿成，李美萱，金紅名，徐嚳，
申請(專利權)人：中國第一汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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