CN116988087B - 一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法 - Google Patents

一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法，属于废水处理及电解制氢技术领域。无隔膜电解槽包括N个串联的电解小室，每个电解小室均包括阴极和阳极；阴极包括形成在基体上的Ni基高熵合金涂层，其含Ni和Al，还含选自Zr、Ti、Cr、Mo、Co、Ce、P、S中的三种以上的元素，其含Ni原子百分数为5~35%，Al的原子百分数为0.2~10%，其它元素原子百分数为0.3~35%；阳极包括形成在基体上的氧化铱或氧化钌或亚氧化钛涂层。本发明能够高效产氢、高效处理废水，且能灵活动态调控电解槽工作的功率范围，克服了膜电解槽抗波动性弱等问题，能有效避免氧气和氢气混合存在***的风险。

Description

一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法
技术领域
本发明属于废水处理及电解制氢技术领域，尤其涉及一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法。
背景技术
氢气作为一种高热值的能量载体，燃烧过程中可以释放同等质量汽油的三倍热量，且氢气燃烧后不会产生温室气体二氧化碳，在“双碳”背景下氢气或将成为未来主要的储能物质之一。
目前氢气最主要的来源为电解水制氢，其中兆瓦级的制氢技术多采用碱性电解槽（AEL）和质子交换膜电解槽（PEM）。然而AEL和PEM电解槽存在成本高、膜易中毒、组装复杂等问题。尤其是目前商业化的膜电解槽还存在抗波动性弱和欧姆电阻大的问题，也无法直接连接太阳能、风能和地热能等可再生能源。更关键的是，绝大多数商业电解槽都采用淡水制氢，在制氢规模不断扩大的过程中，淡水制氢将增大制氢成本并造成全球淡水资源短缺。在此背景下，采用无膜电解槽进行废水制氢不仅减少了对淡水资源的需求，在电解制氢的同时实现对废水的处理，也简化了废水处理工艺流程和成本，为废水处理工艺提供了更多的可能。但目前采用的无隔膜电解槽氢氧混合的安全问题仍然受到广泛关注。
中国专利CN202211193301.1公开了一种废水处理与电解制氢的一体化***及运行方法，但该专利中的电解槽仍采用的是膜电解槽，存在成本高、欧姆电阻大、组装复杂、抗波动性弱、废水处理工艺复杂、产氢能耗较高、氧气和氢气混合存在***风险等一个或多个问题，在简化废水处理流程和提高氢气、氧气纯度方面仍需进一步加强。
综上，非常有必要提出一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的膜电解槽成本高、欧姆电阻大、组装复杂、抗波动性弱、废水处理工艺复杂、产氢能耗较高、氧气和氢气混合存在***风险等的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种用于废水制氢的无隔膜电解槽、***及运行方法。本发明能够高效产氢、高效处理废水、降低了废水处理的工艺流程，且能灵活动态调控电解槽工作的功率范围，克服了膜电解槽成本高、抗波动性弱等问题、能有效避免氧气和氢气混合存在***的风险。
本发明在第一方面提供了一种用于废水制氢的无隔膜电解槽，所述无隔膜电解槽包括N个串联的电解小室，每个电解小室均包括阴极和阳极；所述阴极包括金属基体和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层；所述Ni基高熵合金涂层含有Ni和Al，还含有选自Zr、Ti、Cr、Mo、Co、Ce、P、S中的三种以上的元素；所述Ni基高熵合金涂层中Ni的原子百分数为5~35%，Al的原子百分数为0.2~10%，其它各元素的原子百分数为0.3~35%；所述阳极包括金属基体和形成在所述金属基体上的氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层。
本发明在第二方面提供了一种用于废水制氢的***，所述用于废水制氢的***包括：依次连接的废水池、流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***和分离***；所述无隔膜电解槽为本发明在第一方面所述的无隔膜电解槽；外接电源，所述外接电源用于向所述无隔膜电解槽提供电解能源；储存***，所述储存***包括氢气储存***、液氧储存***和次氯酸盐储罐；控制***，所述控制***分别与流量传感器、外接电源、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***连接。
本发明在第三方面提供了本发明在第二方面所述的用于废水制氢的***的运行方法，所述运行方法包括如下步骤：
S1、通过所述控制***根据废水流量、废水中COD含量、氯离子含量、氨氮含量以及外接电源电力波动范围获取预设的用于废水制氢的***的工况参数范围；
S2、在所述控制***接收流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***的工况信息后，将工况信息整合后动态调控无隔膜电解槽的运行功率，使工况信息调节至工况参数范围内；在步骤S2中，通过调节无隔膜电解槽中运行的电解小室的个数调控所述无隔膜电解槽的运行功率。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
（1）本发明中的无隔膜电解槽对水质要求不高，不需要繁琐的高耗能纯化工艺，可直接用于废水电解制氢，并实现废水处理，本发明中所述无隔膜电解槽是用于处理废水中氨氮和COD的同时电解产氢；本发明中的无隔膜电解槽内没有膜组件或在电解槽内没有气体分离器，如此电极片可以紧密连接，有效减小了电解槽体积，简化了电解槽的生产工艺。
（2）本发明中所述的无隔膜电解槽包含两端的阴极板和阳极板，以及数个双极板，所述阴极为在金属基体上形成的Ni基高熵合金涂层，所述阳极为在金属基体上形成的氧化铱或氧化钌或亚氧化钛涂层，阴极和阳极均具有良好的耐蚀性能和催化性能，能够在实现阳极高效降解COD和氨氮的同时实现阴极协同高效产氢，降低了废水处理的工艺流程，并且可以得到具有消毒作用的次氯酸盐。
（3）本发明中所述的无隔膜电解槽是由多个电解小室串联形成，能够灵活调控电解槽工作的功率范围，可直接与任意可再生能源相连接，克服了膜电解槽抗波动性弱的问题；本发明中的无隔膜电解槽的最低功率不受氢氧混合***极限的制约，与膜电解槽相比具有更好的抗波动性，且比AEL和PEM电解槽具有更低的制造成本；本发明中的无隔膜电解槽的电源输入灵活度高、电源效率高，且对水质要求不高，可用于电解废水高效降解COD和氨氮的同时协同高效制氢。
（4）本发明中的用于废水制氢的***在废水制氢的同时实现废水处理，为废水处理与电解制氢的一体化***，本发明优选的用于废水制氢的***包括废水池、流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***、储存***、外接电源、PLC控制***、固废收集***以及换热器等，所述控制***可以根据实际工况动态调整电解槽的运行功率，具体是调节电解槽内电解小室的个数，如此可以根据外接可再生能源的电力动态调控电解槽的运行功率，避免了电力过高或过低对废水制氢***造成的损伤或浪费。
（5）本发明中的分离***可以得到纯度大于99.9%的液氧和纯度大于99.99%的氢气，其中液氧具有较高医用价值，所述氢气部分换热后优选为回注（返回）到无隔膜电解槽顶部的气液收集装置，减小整个回路中的氧气比例，有效避免***中任意一点发生氢氧混合***的风险，部分氢气进行换热后再回注到无隔膜电解槽顶部的气液收集装置内，也有效提高了热量利用率。
附图说明
本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部分的比例、尺寸以及数量不一定与实际产品一致。
图1是本发明一些具体实施方式中的用于废水制氢的无隔膜电解槽的三维结构示意图；
图2是本发明一些具体实施方式中的用于废水制氢的无隔膜电解槽的二维结构示意图；
图3是本发明一些具体实施方式中的用于废水制氢的***的结构示意图。
图中，1：废水池；2：流量传感器；3：无隔膜电解槽；31：气液收集装置；311：气液混合物出口；32：阳极板；33：阴极板；34：双极板；341：流通间隙；35：电解液进口；36：电解液出口；37：螺栓；4：气体纯化***；5：分离***；6：氢气储存***；7：液氧储存***；8：次氯酸盐储罐；9：控制***；10：固废收集***；11：外接电源；12：换热器；13：沉降罐；14：输水泵；15：流量控制阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在第一方面提供了一种用于废水制氢的无隔膜电解槽，所述无隔膜电解槽包括N个串联的电解小室，每个电解小室均包括阴极和阳极；所述阴极包括金属基体和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层；所述Ni基高熵合金涂层含有Ni（镍）和Al（铝），还含有选自Zr（锆）、Ti（钛）、Cr（铬）、Mo（钼）、Co（钴）、Ce（铈）、P（磷）、S（硫）中的三种以上的元素；所述Ni基高熵合金涂层中Ni的原子百分数为5~35%，Al的原子百分数为0.2~10%，其它各元素的原子百分数为0.3~35%；在本发明中，所述Ni基高熵合金涂层中的各元素的原子百分数之和为100%；所述阳极包括金属基体和形成在所述金属基体上的氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层。
本发明中所述无隔膜电解槽采用的所述阴极均由金属基体和Ni基高熵合金涂层构成，金属基体优选为采用具有良好析氢性能的泡沫镍或具有良好耐蚀性能的不锈钢，本发明中的所述Ni基高熵合金涂层是由Ni-Zr-Ti-Cr-Mo-Co-Ce-Al-P-S中的五种或六种及以上元素制备而成，具体地，所述Ni基高熵合金涂层含有Ni和Al，还含有选自Zr、Ti、Cr、Mo、Co、Ce、P、S中的三种以上的元素；该阴极具有高催化性、良好的力学性能以及优异的耐蚀性，使该阴极可以在恶劣的废水条件下长期服役；本发明中所述无隔膜电解槽采用的所述阳极均由金属基体和形成在所述金属基体上的氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层构成，阴极和阳极均具有良好的耐蚀性能和催化性能，能够在实现阳极高效降解COD和氨氮的同时实现阴极协同高效产氢，降低了废水处理的工艺流程，得到具有消毒作用的次氯酸盐。
本发明中的无隔膜电解槽对水质要求不高，不需要繁琐的高耗能纯化工艺，可直接用于废水电解制氢，并实现废水处理，本发明中所述无隔膜电解槽是用于处理废水中氨氮和COD的同时电解产氢；本发明中的无隔膜电解槽内没有膜组件或在电解槽内没有气体分离器，如此电极片可以紧密连接，有效减小了电解槽体积，简化了电解槽的生产工艺；本发明中所述的无隔膜电解槽是由多个电解小室串联形成，能够灵活调控电解槽工作的功率范围，可直接与任意可再生能源相连接，克服了膜电解槽抗波动性弱的问题，且比AEL和PEM电解槽具有更低的制造成本。
在本发明中，所述用于废水制氢的无隔膜电解槽可用于多种废水制氢，包括但不限于含氯废水，含氯废水例如可以为含氯的油田废水、工业废水（例如食品工业废水或工业COD废水）、医药废水和生活污水的一种或多种；在本发明中，以含氯废水电解制氢为例，既能简化废水处理流程，又能降低无隔膜电解槽内氢氧混合***的风险，具体原理为：电解含氯废水时阳极首先发生析氯（CER）反应，氯气溶于电解液中与水反应形成具有氧化作用的次氯酸，次氯酸进一步将电解液（例如油田废水或工业废水）中的COD降解为二氧化碳，且生成氯离子（氯离子能够重新在阳极被电解为氯气，电解过程中，氯离子基本不损耗）；在此过程中，阳极可能竞争发生析氧（OER）反应，阴极协同产氢；优选的是，阴极产生的部分氢气经纯化后回注到无隔膜电解槽，如此，阳极产生的氧气达不到氢氧混合的***极限，使无隔膜电解槽的商业化应用具有可行性。
根据一些优选的实施方式，N≥2，N为正整数。
根据一些优选的实施方式，例如，如图1和图2所示，所述无隔膜电解槽3包括位于两端的阴极板33和阳极板32，以及用于将所述无隔膜电解槽3分隔为N个电解小室的多个双极板34，所述阴极板33为阴极，所述阳极板32为阳极，所述双极板34靠近所述阴极板33的一面为阳极，所述双极板34靠近所述阳极板32的一面为阴极；在本发明中，优选的是，相邻两个所述双极板34之间的间距为10~50mm；在本发明中，每两个所述电解小室之间设置有一个双极板34，所述双极板34的基体为金属基体，所述金属基体的一面（阴极面）为Ni基高熵合金涂层，作为阴极，所述金属基体的另一面（阳极面）为氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层，作为阳极；在本发明中，进行所述双极板上的涂层制备时，先制备阴极面的涂层，然后再制备阳极面的涂层；在本发明中，所述双极板位于所述无隔膜电解槽的中间；在本发明中，优选的是，所述双极板的阴极面的Ni基高熵合金涂层与所述阴极板上的Ni基高熵合金涂层的成分相同，所述双极板的阳极面的涂层与所述阳极板上的涂层成分相同；在本发明中，每个电解小室的阴极包括金属基体以及本发明所述的Ni基高熵合金涂层，使得阴极在废水条件下具有更好的催化性能和耐蚀性能。
根据一些优选的实施方式，所述阴极板33和所述阳极板32与外接电源可通断地连接，所述双极板34也与所述外接电源可通断地连接，实现灵活调整所述无隔膜电解槽的工作负载，具体地，所述阴极板和阳极板分别与外接电源的负极和正极可通断地连接；所述双极板也可以与所述外接电源可通断地连接构成所述无隔膜电解槽的阴极或阳极，能实现灵活调整所述无隔膜电解槽的工作负载；在本发明中，术语“可通断地连接”指的是，所述阴极板和所述阳极板可以选择性地与外接电源电连通或者断开，所述双极板也可以选择性地与外接电源电连通或者断开；在本发明中，所述双极板的个数可以任意增加或减少，每个电解小室均可独立工作，双极板也可与外接电源直接连接，构成无隔膜电解槽的阴极或阳极，如此电解槽的工作负载可以灵活调整；例如外接电源为太阳能，当白天电量输入大时，可通过控制***将阴极板连接到电源负极，此时无隔膜电解槽内所有的电解小室均处于工作状态；当夜晚电量输入小时，例如可通过控制***将第二块双极板连接到电源负极，此时无隔膜电解槽内仅两个电解小室处于工作状态，电解槽工作负载的灵活调整使它可应用于多种可再生能源，且提高了电源的利用率。
在一些具体的实施方式中，双极板34、阴极板33和阳极板32之间例如可以通过螺栓37连接，优选的是，所述螺栓为绝缘螺栓，在本发明中，所述绝缘螺栓为采用绝缘材料制成的螺栓；所述无隔膜电解槽3的具体结构例如如图1和图2所示，所述无隔膜电解槽3包括位于左右两端的阳极板32和阴极板33，以及用于将所述无隔膜电解槽3分隔为N个电解小室的双极板34，双极板的数量为N-1个，N≥2；在所述阴极板33、所述阳极板32和所述双极板34之间均设置有圆筒结构（图中未示出），所述阳极板、所述双极板和所述阴极板位于所述圆筒结构的轴向端部，即在本发明中，所述阳极板与双极板之间设置有一个圆筒结构，所述双极板与所述阴极板之间设置有一个圆筒结构，当N≥3时，每两个双极板之间设置有一个圆筒结构，所述阳极板、所述双极板和所述阴极板位于所述圆筒结构的轴向端部；在本发明中，优选的是，所述双极板34的上部或下部开设有流通间隙341，相邻两个所述双极板开设的所述流通间隙341上下交替设置，所述流通间隙341用于供进入无隔膜电解槽内的电解液依次流入各串联的电解小室内；具体地，在本发明中，所述圆筒结构的内部中空，所述阳极板、双极板和阳极板与各圆筒结构紧密压缩成一体，电解液从圆筒结构的内部和双极板的上下部开设的流通间隙穿过；在本发明中，可以将阳极板、阴极板和双极板统称为极板，每两个极板和一个所述圆筒结构构成一个电解小室，一个圆筒结构对应一个电解小室，即电解小室由圆筒结构和位于圆筒结构端部的阳极板、阴极板或者双极板构成；所述圆筒结构采用绝缘材料制成，本发明对绝缘材料不做具体限定，采用电解槽常规采用的绝缘材料即可；所述阴极板33、所述阳极板32、所述双极板34和所述圆筒结构的四周设置有用于供螺栓37穿过的螺栓孔，双极板和阴极板、阳极板之间例如可以通过螺栓串联连接；所述双极板、阴极板和/或阳极板例如可以为圆形；在本发明中，所述圆筒结构例如可以为绝缘垫圈，所述圆筒结构除了分隔极板之外也保护极板长期使用不变形，特别说明的是，该无隔膜电解槽的具体的结构仅仅是一个示例，其它可以使得各电解小室串联的结构均可，不能理解为对本发明保护范围的限制。
根据一些优选的实施方式，例如，如图1和图2所示，所述无隔膜电解槽3的阳极板32的一端设有电解液进口35，所述无隔膜电解槽3的阴极板33的一端设有电解液出口36，从所述电解液进口35进入的电解液为废水，从所述电解液出口36流出的电解液为包含有次氯酸盐的溶液。
根据一些具体的实施方式，无隔膜电解槽的阳极板的一端设有电解液进口，无隔膜电解槽的阴极板的一端设有电解液出口，从电解液进口进入的电解液为废水，从电解液出口流出的电解液为包含有次氯酸盐的溶液，优选的是，所述电解液进口设置在阳极板的下部，电解液从阳极板下部的电解液进口流入第一个电解小室，流经第一个电解小室后从第一块双极板上部的流通间隙流入第二个电解小室，流经第二个电解小室后从第二块双极板下部的流通间隙流入第三个电解小室，直至电解液流过所有电解小室后从阴极板一侧的电解液出口流出，所述电解液出口可以设置在所述阴极板的上部或下部，从电解液出口流出的电解液为具有消毒作用的包含有次氯酸盐的溶液，所述电解液出口例如可以与次氯酸盐储罐连接。
根据一些优选的实施方式，所述无隔膜电解槽用于处理废水中氨氮和COD的同时电解产氢；优选地，废水进入无隔膜电解槽后阳极先产生析氯反应，竞争发生微量析氧反应，然后电解液继续流动，直至电解液中的COD降解至可外排标准；所有电解小室的阴极均发生析氢反应。
根据一些优选的实施方式，所述无隔膜电解槽3的顶部具有用于收集废水制氢产生的气液混合物的气液收集装置31，且所述无隔膜电解槽3经过所述气液收集装置31与气体纯化***和分离***依次连接，所述气液混合物从所述气液收集装置流出后依次经过气体纯化***和分离***得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热后返回所述气液收集装置，这样可以增大气液收集装置中氢气占比，所述占比是氢气占氢氧混合物的体积比例（体积浓度比例），能减小整个回路中的氧气比例，有效避免发生氢氧混合***的风险；在本发明中，所述气液收集装置与每个电解小室连通，例如可以是电解小室的圆筒结构与所述气液收集装置连通；在本发明中，所述气液混合物例如可以包括氢气、氧气、氯气、二氧化碳和/或电解液；在本发明中，所述气液收集装置位于所述阴极板顶端的一侧为阴极侧，所述气液收集装置位于所述阳极板顶端的一侧为阳极侧；优选的是，所述气液混合物从所述气液收集装置的阴极侧流出后依次经过气体纯化***和分离***得到高纯度的氢气和液氧（液态氧气），得到的部分氢气经换热（例如经换热器换热）后从所述气液收集装置的阳极侧再次进入所述气液收集装置，更优选的是，得到的10~30%的氢气经换热后从所述气液收集装置的阳极侧再次进入所述气液收集装置；具体的是，在本发明中，所述气液收集装置31的阳极侧设置有氢气入口，所述气液收集装置31的阴极侧设置有气液混合物出口311，所述气液混合物从所述气液混合物出口311流出后依次经过气体纯化***和分离***得到高纯度的氢气和液氧（液态氧气），得到的部分氢气经换热后从所述气液收集装置的氢气入口再次进入所述气液收集装置。
根据一些优选的实施方式，所述Ni基高熵合金涂层的成分通式为：NixAyBzAlw，其中，A为Zr、Ti、Cr中的一种或多种，B为Mo、Co、Ce、P、S中的至少两种；x、y、z、w均为原子百分数，5%≤x≤35%，5%≤y≤35%，10%≤z≤70%，0.2%≤w≤10%，x+y+z+w=100%；在本发明中，所述Ni基高熵合金涂层以Ni元素为基础，优选为加入钝化元素Zr、Ti、Cr中的一种或多种，使得本发明中的用于电解废水制氢的阴极的表面钝化能力提高，在废水中具有长期稳定性，优选为加入协同元素Mo、Co、Ce、P、S中的至少两种（例如两种或三种），使阴极电极的催化活性进一步提升，同时加入了Al元素，可以用于调节高熵合金晶体结构，也有利于脱合金形成多孔纳米结构；在一些更优选的实施例中，加入协同元素P和/或S，可以使得高熵合金发生部分硫化或磷化，有利于促进高熵合金的析氢性能。本发明中的Ni基高熵合金涂层通过利用合金元素间的协同效应能有效提高本征催化活性，并调整催化界面的结构以增加催化活性位点的数量；同时，合金元素间的协同效应也能提升金属材料的耐蚀性能。
根据一些优选的实施方式，A为Cr，B为Mo和Co，30%≤x≤35%（x例如可以取值为30%、31%、32%、33%、34%或35%），5%≤y≤15%（y例如可以取值为5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%），在所述Ni基高熵合金涂层中，Mo的原子百分数为25~35%（例如25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%或35%），Co的原子百分数为20~32%（例如20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%或32%）。
根据一些优选的实施方式，A为Cr，B为Mo、Ce和P，或B为Mo、Ce和S，30%≤x≤35%（x例如可以取值为30%、31%、32%、33%、34%或35%），5%≤y≤15%（y例如可以取值为5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%），在所述Ni基高熵合金涂层中，Mo的原子百分数为25~35%（例如25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%或35%），Ce的原子百分数为20~32%（例如20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%或32%），P或S的原子百分数为0.3~2%（例如0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%或2%）。
在本发明中，优选为30%≤x≤35%，5%≤y≤15%，0.2%≤w≤10%，本发明发现，若x的取值过低，y的取值过高，则会明显降低所述阴极的析氢催化性能；在本发明中，进一步优选的是，Mo的原子百分数与Co的原子百分数之比为（0.8~1.8）：1（例如0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1或1.8:1），或者Mo的原子百分数与Ce的原子百分数之比为（0.8~1.8）：1（例如0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1或1.8:1），如此有利于保证获得析氢催化性能更优异的所述阴极。
本发明对形成所述氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层的工艺不做具体的限定，例如可以通过冷喷涂工艺制备而成，为本领域的常规技术。
根据一些优选的实施方式，所述Ni基高熵合金涂层通过磁控溅射的方法制备而成；优选的是，所述磁控溅射为磁控溅射共溅射。
根据一些优选的实施方式，所述Ni基高熵合金涂层为多孔Ni基高熵合金涂层，所述多孔Ni基高熵合金涂层的制备为：先通过磁控溅射的方法在金属基体的表面制备得到Ni基高熵合金涂层，然后将形成在金属基体上的所述Ni基高熵合金涂层进行脱合金处理，得到多孔Ni基高熵合金涂层。
根据一些优选的实施方式，所述磁控溅射的工艺参数为：本底真空不大于5×10- 4Pa，工艺气压为0.4~0.7Pa，使用直流电源进行磁控溅射，直流电源功率为40~140W（例如40、50、60、70、80、90、100、110、120、130或140W），磁控溅射时间为30~100min（例如30、40、50、60、70、80、90或100min）；优选的是，在通过磁控溅射的方法在金属基体的表面制备所述Ni基高熵合金涂层之前，对靶材进行离子轰击辉光清洗；优选的是，在本发明中，当所述Ni基高熵合金涂层中不含有P或S时，所述磁控溅射的温度为室温，例如室温15~35℃；当所述Ni基高熵合金涂层中含有P和/或S元素时，所述磁控溅射的温度为180~200℃；在本发明中，使得Ni基高熵合金涂层中含有P时，采用溅射靶材NiP（磷化镍），使得Ni基高熵合金涂层中含有S时，采用溅射靶材NiS（硫化镍）；使得Ni基高熵合金涂层中含有各金属元素时，溅射靶材为对应金属组分的单一元素的纯金属靶材，即采用的溅射靶材为对应各金属元素的单质金属靶材；当然，对于金属元素Ni和Cr，采用合金靶材也可以。
根据一些优选的实施方式，所述脱合金处理为：将形成在金属基体表面的所述Ni基高熵合金涂层置于浓度为0.05~0.15mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡处理1~3h；优选的是，将形成在金属基体表面的所述Ni基高熵合金涂层置于浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液（氢氧化钠水溶液）中浸泡处理2h；在本发明中，具体的是，将金属基体和形成在金属基体表面的Ni基高熵合金涂层整体浸泡在氢氧化钠溶液中进行脱合金处理。
根据一些优选的实施方式，所述Ni基高熵合金涂层的厚度为0.6~8μm（例如0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7或8μm）；和/或在所述阴极和所述阳极中，所述金属基体为镍或不锈钢，优选的是，所述镍为镍板、镍网或泡沫镍，所述不锈钢为304L不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢。在本发明中，选择泡沫镍为金属基体的主要目的是为了进一步提高阴极的析氢催化性能，选择不锈钢为金属基体的主要目的是为了进一步提高阴极电极在废水中的耐腐蚀性能，且泡沫镍和不锈钢均为良好的导体，有利于Ni基高熵合金涂层的磁控溅射沉积；优选的是，所述金属基体的厚度为1~3mm，更优选的是2mm。
本发明在第二方面提供了一种用于废水制氢的***，例如，如图3所示，在本发明中，所述用于废水制氢的***为废水处理与电解制氢的一体化***，所述用于废水制氢的***包括：
依次连接的废水池1、流量传感器2、无隔膜电解槽3、气体纯化***4和分离***5；所述无隔膜电解槽3为本发明在第一方面所述的无隔膜电解槽；所述流量传感器2连接在废水池1和无隔膜电解槽3的通路上用于监测进入无隔膜电解槽3的废水流量；所述气体纯化***例如与无隔膜电解槽的阴极板（阴极侧）顶端连接用于除去气液混合物中的水、氯气和/或二氧化碳；所述分离***5与所述气体纯化***4连接用于分离氢气和氧气；外接电源11，所述外接电源11用于向所述无隔膜电解槽3提供电解能源；储存***，所述储存***包括氢气储存***6、液氧储存***7和次氯酸盐储罐8；控制***9，所述控制***9分别与流量传感器2、外接电源11、无隔膜电解槽3、气体纯化***4、分离***5和氢气储存***6连接；在本发明中，所述控制***9例如为PLC控制***。
根据一些优选的实施方式，所述用于废水制氢的***还包括用于输送废水池1中的废水的输水泵14，所述输水泵14设置在所述流量传感器2与所述废水池1连接的通路上，优选的是，所述输水泵14与所述控制***9连接；所述用于废水制氢的***还包括固废收集***10，所述固废收集***10用于收集废水池1中的固体废物和/或所述无隔膜电解槽3中的固体废物；所述固废收集***10与所述废水池1连接；所述用于废水制氢的***还包括用于固液分离的沉降罐13，所述沉降罐13的入口与所述无隔膜电解槽3连接，具体地，例如与所述无隔膜电解槽3的电解液出口36连接，所述沉降罐13的出口分别与固废收集***10和次氯酸盐储罐8连接；具体地，所述沉降罐13具有两出口，分别为固体出口和液体出口，所述固体出口与所述固废收集***10连接，所述液体出口与所述次氯酸盐储罐8连接；和/或所述氢气储存***6与液氧储存***7与所述分离***5连接。
根据一些优选的实施方式，所述气体纯化***4中包含有填充物，所述填充物为固体氧化钙和/或固体氢氧化钠。
根据一些优选的实施方式，所述气体纯化***4与所述分离***5之间设置有换热器12，优选的是，所述换热器12与所述控制***9连接；在本发明中，气体纯化***4流出的气体一般是常温（例如15-35℃左右），分离***5采用液氮冷凝，流出氢气温度在-200℃左右，两种不同温度的气体在换热器12内换热，既降低气体纯化***流出的气体的温度（相当于预冷，减小分离***内能量的消耗），也回收了分离***出来的低温氢气的部分冷量，在本发明中，所述换热器的设置可以使得热量循环利用，降低能耗。
根据一些优选的实施方式，所述无隔膜电解槽3的顶部具有用于收集废水制氢产生的气液混合物的气液收集装置31，所述无隔膜电解槽3经过所述气液收集装置31与所述气体纯化***4和所述分离***5依次连接，所述气液混合物从所述气液收集装置31流出后依次经过气体纯化***4和分离***5得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热器12换热后返回所述气液收集装置31，例如所述气液混合物从所述气液收集装置31的阴极侧流出后依次经过气体纯化***4和分离***5得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热器12换热后从所述气液收集装置31的阳极侧再次进入所述气液收集装置31；优选的是，得到的10~30%的氢气经换热器12换热后从所述气液收集装置31的阳极侧再次进入所述气液收集装置31；在本发明中，优选的是，所述用于废水制氢的***还包括用于输送从分离***5中得到的部分氢气的输气泵（图中未示出），所述输气泵设置在所述换热器12与无隔膜电解槽3的气液收集装置31连接的通路上，在本发明中，优选的是，所述输气泵也与所述控制***9连接；在本发明中，优选的是，在氢气返回所述气液收集装置31的通路上设置有流量控制阀15，例如，如图3所示，得到的部分氢气先经所述流量控制阀15后再进入换热器12换热，所述控制***9与所述流量控制阀15连接，通过控制***控制所述流量控制阀从而可以控制进入换热器换热的氢气的量，例如通过控制***控制所述流量控制阀从而可以使得到的10~30%的氢气经换热器换热后从所述气液收集装置31的阳极侧再次进入所述气液收集装置31；优选的是，所述无隔膜电解槽的气液收集装置也与控制***连接，且所述气液收集装置的内部设置有氧气传感器，当气液收集装置中的氧气传感器检测到氧气含量即将超过***极限时，通过控制***向气液收集装置内输送换热后的氢气，动态调控气液收集装置内的氢氧比例，输送氢气比例最多不超过30%，当输送30%氢气仍达不到安全范围时，立即停工检修。
根据一些具体的实施方式，所述用于废水制氢的***包括：废水池1、输水泵14、流量传感器2、无隔膜电解槽3、气体纯化***4、分离***5、储存***（包括氢气储存***6、液氧储存***7和次氯酸盐储罐8）、外接电源11、PLC控制***、换热器12、沉降罐13以及固废收集***10，所述沉降罐13的入口与所述无隔膜电解槽3连接，所述沉降罐13的出口分别与固废收集***10和次氯酸盐储罐8连接；在本发明中，所述废水池用于储存经过初步处理的废水，包括但不限于含氯废水（例如含氯油田废水）、食品工业废水、医药废水和/或生活污水；所述流量传感器连接在废水池和无隔膜电解槽的通路上用于监测进入无隔膜电解槽的废水流量，进一步将流量工况传递给PLC控制***；所述气体纯化***与无隔膜电解槽顶部的气液收集装置连接用于除去气液混合物中的水、氯气和/或二氧化碳，优选的是，所述气体纯化***中装有固体氧化钙和/或固体氢氧化钠，且氧化钙和/或氢氧化钠经干燥后可重复使用；所述分离***与气体纯化***连接用于分离氢气和氧气，经低温分离后的氢气和液氧纯度均大于99.9%，液氧可直接作为医用氧；所述外接电源与无隔膜电解槽连接用于提供电解能源，所述电解能源可以是风能、太阳能、水能和/或地热能等；所述控制***分别与流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***连接，控制***主要是接收电源信息以及操作工况信息，动态调整无隔膜电解槽的运行功率；所述换热器对气体纯化***流出的气体和回注的低温氢气进行换热处理，提高热量利用率。
根据一些优选的实施方式，所述无隔膜电解槽中的每个电解小室的电解液来自前一个电解小室（第一个电解小室的电解液来自废水池），每个电解小室的阳极发生不同的催化反应；废水进入无隔膜电解槽后阳极先发生析氯反应，竞争发生微量析氧反应，然后电解液继续流动，直至电解液中的COD降解至可外排标准；所有电解小室的阴极均发生析氢反应。
根据一些优选的实施方式，所述分离***5用于分离混合的氢气和氧气，所述无隔膜电解槽3内产生的气液混合物经气液收集装置31收集后，首先进入气体纯化***4干燥除杂，再进入分离***5；分离***5在温度为75K的液氮循环氛围内运行，因此也可以记作低温分离***，此时氧气冷凝为纯度大于99.9%的液氧（氧气的沸点为90K），从分离***5出来的氢气纯度大于99.9%，部分氢气返回气液收集装置中。
本发明在第三方面提供了本发明在第二方面所述的用于废水制氢的***的运行方法，所述运行方法包括如下步骤：
S1、通过所述控制***根据废水流量、废水中COD含量、氯离子含量、氨氮含量以及外接电源电力波动范围获取预设的用于废水制氢的***的工况参数范围；
S2、在所述控制***接收流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***的工况信息后，将工况信息整合后动态调控无隔膜电解槽的运行功率，使工况信息调节至工况参数范围内；在步骤S2中，通过调节无隔膜电解槽中运行的电解小室的个数调控所述无隔膜电解槽的运行功率，即调控所述无隔膜电解槽的运行功率是通过调节无隔膜电解槽中运行的电解小室的个数实现的；在本发明中，例如在所述用于废水制氢的***运行废水处理与电解制氢的过程中，所述控制***可以根据废水池的废水流量、废水中COD含量、氯离子含量、氨氮含量、无隔膜电解槽功率、无隔膜电解槽降污能力（每千瓦能耗额定降低COD和氨氮总量）、无隔膜电解槽处理水流量、无隔膜电解槽每千瓦能耗额定电解水量、固废水流量、包含有次氯酸盐的溶液流量、气体纯化***气体流量、分离***气体流量、换热器流量、再次流入无隔膜电解槽的气液收集装置中的氢气流量、电源功率进行动态调控，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据一些优选的实施方式，当所述控制***接收到外接电源的电力波动信息时，将电力波动信息与实际工况信息整合后动态调控所述无隔膜电解槽的运行功率；在本发明中，所述电力波动造成的原因是可再生能源的不稳定性，所述可再生能源包括风能、太阳能、水能和地热能中的一种或多种。
下文将通过举例的方式对本发明进行进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。
实施例1
本实施例提供了一种用于废水制氢的***，如图3所示，所述用于废水制氢的***包括：依次连接的废水池、流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***和分离***；外接电源，所述外接电源用于向所述无隔膜电解槽提供电解能源，所述电解能源为太阳能；储存***，所述储存***包括氢气储存***、液氧储存***和次氯酸盐储罐；PLC控制***，所述PLC控制***分别与流量传感器、外接电源、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***连接；所述用于废水制氢的***还包括用于输送废水池中的废水的输水泵，所述输水泵设置在所述流量传感器与所述废水池连接的通路上，所述输水泵与PLC控制***连接；所述用于废水制氢的***还包括固废收集***，所述固废收集***用于收集废水池中的固体废物和所述无隔膜电解槽中的固体废物，所述用于废水制氢的***还包括用于固液分离的沉降罐，所述沉降罐的入口与所述无隔膜电解槽连接，所述沉降罐的出口分别与固废收集***和次氯酸盐储罐连接；所述氢气储存***与液氧储存***与所述分离***连接；所述气体纯化***中装有固体氧化钙；所述分离***在温度为75K的液氮循环氛围内运行；所述气体纯化***与所述分离***之间设置有换热器，所述换热器与所述控制***连接；所述无隔膜电解槽的顶部具有用于收集废水制氢产生的气液混合物的气液收集装置，所述无隔膜电解槽经过所述气液收集装置与所述气体纯化***和所述分离***依次连接，所述气液混合物从所述气液收集装置流出后依次经过气体纯化***和分离***得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热器换热后返回所述气液收集装置，在氢气返回所述气液收集装置的通路上设置有流量控制阀，得到的部分氢气先经所述流量控制阀后再进入换热器换热，所述PLC控制***与所述流量控制阀连接，通过PLC控制***控制所述流量控制阀从而可以控制进入换热器换热的氢气的量；所述用于废水制氢的***还包括用于输送从分离***中得到的部分氢气的输气泵，所述输气泵设置在所述换热器与无隔膜电解槽的气液收集装置连接的通路上，所述输气泵与PLC控制***连接。
在本实施例中，所述废水池用于储存油田废水，作为电解液，所述油田废水流量为900L/h，氯离子含量为12000mg/L，COD含量为2000mg/L，氨氮含量为340mg/L；所述流量传感器连接在废水池和无隔膜电解槽的通路上用于监测进入无隔膜电解槽的废水流量，进一步将流量工况传递给PLC控制***；所述无隔膜电解槽包括N个（10个）串联的电解小室，所述无隔膜电解槽包括位于两端的阴极板和阳极板，以及用于将所述无隔膜电解槽分隔为10个电解小室的9个双极板，每相邻两个双极板之间的间距为40mm；所述阴极板为阴极，所述阳极板为阳极，所述双极板靠近所述阴极板的一面为阳极，所述双极板靠近所述阳极板的一面为阴极；所述阴极板和阳极板分别与外接电源的负极和正极可通断地连接；所述双极板也可以与所述外接电源可通断地连接构成所述无隔膜电解槽的阴极或阳极，实现灵活调整所述无隔膜电解槽的工作负载；所述无隔膜电解槽的阳极板的一端设有电解液进口，所述无隔膜电解槽的阴极板的一端设有电解液出口，从电解液进口进入的电解液为所述油田废水，从电解液出口流出的电解液为包含有次氯酸盐的溶液；在本实施例中，所述无隔膜电解槽的结构例如如图1或图2所示；在本实施例中，在进行废水制氢的过程中，PLC控制***根据工况信息动态调控无隔膜电解槽内电解小室的个数，将外接电源正极与无隔膜电解槽的阳极板连接，外接电源负极与第5块双极板连接，在本实施例中，无隔膜电解槽共启用5个电解小室，且通过PLC控制***将分离***中流出的氢气的15%经换热器换热后再次进入到的气液收集装置中。
在本实施例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层）；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层）以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本实施例中，所述阴极板上的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层均通过磁控共溅射的方法制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（作为磁控溅射的金属基体）先用砂纸打磨后，再进行除油预处理；采用纯度均为99.99%的Ni靶材、Cr靶材、Mo靶材、Co靶材和Al靶材作为溅射阴极；抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，调节Ni靶材溅射功率为75W，Cr靶材溅射功率为85W，Mo靶材溅射功率为74W，Co靶材溅射功率为57W，Al靶材溅射功率为68W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°（即溅射角度为90°），室温25℃磁控溅射40min；在除油预处理后的304L不锈钢基板上得到厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层。
在本实施例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层均通过冷喷涂工艺制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（金属基体）进行预处理（清洗与喷砂粗化处理）；将亚氧化钛粉末装入冷喷涂设备的送粉器中，再将预处理后的304L不锈钢基板固定在喷涂夹具上，设定冷喷涂工艺参数，工作气体为氮气，工作气体温度为450℃，工作气体压力为2.0MPa，喷枪出口处距离304L不锈钢基板表面距离为35mm，在304L不锈钢基板的表面得到厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
本实施例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水（即包含有次氯酸盐的溶液）进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为52mg/L，氨氮含量为29mg/L，产氢能耗为4.56kWh/kgH2。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本实施例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的泡沫镍基板）和形成在所述泡沫镍基板上的厚度为5μm的Ni基高熵合金涂层；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的泡沫镍基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层；每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的泡沫镍基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的厚度为5μm的Ni基高熵合金涂层以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本实施例中，所述阴极板上的Ni基高熵合金涂层和所述双极板上的阴极面上的Ni基高熵合金涂层均是通过磁控共溅射的方法在金属基体的表面形成的Ni0.30Cr0.10Mo0.31Co0.22Al0.07高熵合金涂层，然后经过脱合金处理得到；磁控共溅射的制备方法为：将厚度为2mm的泡沫镍（作为磁控溅射的金属基体）进行除油预处理；采用纯度均为99.99%的Ni靶材、Cr靶材、Mo靶材、Co靶材和Al靶材作为溅射阴极；抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，调节Ni靶材溅射功率为70W，Cr靶材溅射功率为84W，Mo靶材溅射功率为82W，Co靶材溅射功率为52W，Al靶材溅射功率为68W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°，室温25℃磁控溅射100min；在泡沫镍基板上得到厚度为5μm的Ni0.30Cr0.10Mo0.31Co0.22Al0.07高熵合金涂层；然后将该形成在泡沫镍基板上的Ni0.30Cr0.10Mo0.31Co0.22Al0.07高熵合金涂层在0.1mol/L的NaOH水溶液中浸泡2h进行脱合金处理，在泡沫镍基板上得到具有纳米孔状结构的Ni基高熵合金涂层。
在本实施例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层采用与实施例1中相同的冷喷涂工艺制备而成。
本实施例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为62 mg/L，氨氮为34 mg/L，产氢能耗为4.23kWh/kgH2。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，通过PLC控制***将外接电源正极与无隔膜电解槽阳极板连接，外接电源负极与第8块双极板连接构成无隔膜电解槽阴极，在本实施例中，无隔膜电解槽共启用8个电解小室。
本实施例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为31mg/L，氨氮含量为13mg/L，产氢能耗为4.84kWh/kgH2；本实施例运行过程中，流经的电解小室多，降解效果好但能耗会略有上升。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，所述油田废水流量为1600L/h，氯离子含量为20000mg/L，COD含量为1800mg/L，氨氮为400mg/L。
本实施例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为194mg/L，氨氮含量为75mg/L，产氢能耗为4.41kWh/kgH2；本实施例运行过程中，废水处理流量较大，油田废水流量为实施例1的1.7倍多，但对COD和氨氮的降解去除效率仅略有下降，且仍能保持很低的产氢能耗，这说明本发明中的用于废水制氢的***也适用于大流量废水处理与电解制氢。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本实施例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.33Cr0.08Mo0.2 8Ce0.22Al0.07P0.02高熵合金涂层）；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.33Cr0.08Mo0.28Ce0.22Al0.07P0.02高熵合金涂层）以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本实施例中，所述阴极板上的Ni0.33Cr0.08Mo0.28Ce0.22Al0.07P0.02高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Ni0.33Cr0.08Mo0.28Ce0.22Al0.07P0.02高熵合金涂层均通过磁控共溅射的方法制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（作为磁控溅射的金属基体）先用砂纸打磨后，再进行除油预处理；使用纯度均为99.99%的Ni-Cr合金靶材（原子百分数比例为4:1）、Mo靶材、Ce靶材、Al靶材和NiP靶材作为溅射阴极；抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；将除油预处理后的304L不锈钢基板加热至200℃，继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，调节Ni-Cr合金靶材溅射功率为107W，Mo靶材溅射功率为71W，Ce靶材溅射功率为64W，Al靶材溅射功率为65W，NiP靶溅射功率为110W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°，200℃磁控溅射40min；在除油预处理后的304L不锈钢基板上得到厚度为2μm的Ni0.33Cr0.08Mo0.28Ce0.22Al0.07P0.02高熵合金涂层。
在本实施例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层采用与实施例1中相同的冷喷涂工艺制备而成。
本实施例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为58mg/L，氨氮含量为30mg/L，产氢能耗为4.32kWh/kgH2。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，所述油田废水流量为900L/h，氯离子含量为12000mg/L，COD含量为30000mg/L，氨氮含量为360mg/L。
本实施例中的用于废水制氢的***在电流密度为600mA/cm2下电解60min，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为192mg/L，氨氮含量为31mg/L，产氢能耗为5.04kWh/kgH2。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本对比例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.10Cr0.17Mo0.30Co0.30Al0.13高熵合金涂层）；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.10Cr0.17Mo0.30Co0.30Al0.13高熵合金涂层）以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本对比例中，所述阴极板上的Ni0.10Cr0.17Mo0.30Co0.30Al0.13高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Ni0.10Cr0.17Mo0.30Co0.30Al0.13高熵合金涂层均通过磁控共溅射的方法制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（作为磁控溅射的金属基体）先用砂纸打磨后，再进行除油预处理；使用纯度均为99.99%的Ni靶材、Cr靶材、Mo靶材、Co靶材和Al靶材作为溅射阴极，抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，调节Ni靶材溅射功率为43W，Cr靶材溅射功率为97W，Mo靶材溅射功率为80W，Co靶材溅射功率为63W，Al靶材溅射功率为78W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°，室温25℃磁控溅射40min，在除油预处理后的304L不锈钢基板上得到厚度为2μm的Ni0.10Cr0.17Mo0.30Co0.30Al0.13高熵合金涂层。
在本对比例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层采用与实施例1中相同的冷喷涂工艺制备而成。
本对比例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为56mg/L，氨氮含量为29mg/L，产氢能耗为5.17kWh/kgH2。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本对比例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的Cu0.20Cr0.12Mo0.30Co0.30Al0.08高熵合金涂层；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的厚度为2μm的Cu0.20Cr0.12Mo0.30Co0.30Al0.08高熵合金涂层以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本对比例中，所述阴极板上的Cu0.20Cr0.12Mo0.30Co0.30Al0.08高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Cu0.20Cr0.12Mo0.30Co0.30Al0.08高熵合金涂层均通过磁控共溅射的方法制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（作为磁控溅射的金属基体）先用砂纸打磨后，再进行除油预处理；使用纯度均为99.99%的Cu靶材、Cr靶材、Mo靶材、Co靶材和Al靶材作为溅射阴极；抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，然后调节Cu靶材溅射功率为63W，Cr靶材溅射功率为88W，Mo靶材溅射功率为80W，Co靶材溅射功率为63W，Al靶材溅射功率为70W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°，室温25℃磁控溅射40min，在除油预处理后的304L不锈钢基板上得到厚度为2μm的Cu0.20Cr0.12Mo0.30Co0.30Al0.08高熵合金涂层。
在本对比例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层采用与实施例1中相同的冷喷涂工艺制备而成。
本对比例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为62mg/L，氨氮含量为34mg/L，产氢能耗为5.49kWh/kgH2。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：
本对比例中的所述阳极板为厚度为2mm的304L不锈钢板，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体的一面（阴极面）的Ni基高熵合金涂层（Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层），作为阴极，在双极板中，所述金属基体的另一面不再喷涂亚氧化钛涂层，直接漏出304L不锈钢基板作为阳极。
在本对比例中，所述阴极板上的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Ni0.35Cr0.08Mo0.30Co0.20Al0.07高熵合金涂层均通过与实施例1中相同的磁控共溅射的方法制备而成。
本对比例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为1093mg/L，氨氮含量为227mg/L，产氢能耗为4.93kWh/kgH2。
对比例4
对比例4与实施例1基本相同，不同之处在于：
在本对比例的所述无隔膜电解槽中，所述阴极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Fe0.30Nb0.20Al0.07高熵合金涂层）；所述阳极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）和形成在所述金属基体上的厚度为2μm的亚氧化钛涂层，每个所述双极板包括金属基体（厚度为2mm的304L不锈钢基板）、形成在所述金属基体的一面（阴极面）的Ni基高熵合金涂层（厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Fe0.30Nb0.20Al0.07高熵合金涂层）以及形成在所述金属基体的另一面（阳极面）的厚度为2μm的亚氧化钛涂层。
在本对比例中，所述阴极板上的Ni0.35Cr0.08Fe0.30Nb0.20Al0.07高熵合金涂层和所述双极板的阴极面上的Ni0.35Cr0.08Fe0.30Nb0.20Al0.07高熵合金涂层均通过磁控共溅射的方法制备而成，制备方法为：将厚度为2mm的304L不锈钢（作为磁控溅射的金属基体）先用砂纸打磨后，再进行除油预处理；使用纯度均为99.99%的Ni靶材、Cr靶材、Fe靶材、Nb靶材和Al靶材作为溅射阴极；抽真空至本底真空至5×10-4Pa以下，通入高纯氩气调节至所需负压0.5Pa后在室温25℃进行预溅射10min以对各靶材进行离子轰击辉光清洗；继续通入高纯氩气作为工艺气体，保持真空室内的工艺气压为0.5Pa，然后调节Ni靶材溅射功率为75W，Cr靶材溅射功率为85W，Fe靶材溅射功率为94W，Nb靶材溅射功率为113W，Al靶材溅射功率为70W，溅射枪的溅射角度与水平方向呈90°，室温25℃磁控溅射40min，在除油预处理后的304L不锈钢基板上得到厚度为2μm的Ni0.35Cr0.08Fe0.30Nb0.20Al0.07高熵合金涂层。
在对比例中，所述阳极板上的亚氧化钛涂层和所述双极板的阳极面上的亚氧化钛涂层采用与实施例1中相同的冷喷涂工艺制备而成。
本对比例中的用于废水制氢的***在600mA/cm2的电流密度下运行10min后，在无隔膜电解槽的电解液出口处取电解之后的废水进行测试；测得电解之后的废水中COD含量为61mg/L，氨氮含量为44mg/L，产氢能耗为5.07kWh/kgH2。
表1：本发明各实施例以及各对比例中的用于废水制氢的***进行废水电解制氢的效果比较结果。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或连通连接等；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连等。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解该术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于废水制氢的无隔膜电解槽，其特征在于：
所述无隔膜电解槽包括N个串联的电解小室，每个电解小室均包括阴极和阳极；N≥2；
所述无隔膜电解槽包括位于两端的阴极板和阳极板，以及用于将所述无隔膜电解槽分隔为N个电解小室的双极板，所述阴极板为阴极，所述阳极板为阳极，所述双极板靠近所述阴极板的一面为阳极，所述双极板靠近所述阳极板的一面为阴极，相邻两个所述双极板之间的间距为10~50mm；
所述阴极板和所述阳极板与外接电源可通断地连接，所述双极板也与所述外接电源可通断地连接，实现灵活调整所述无隔膜电解槽的工作负载；所述无隔膜电解槽的阳极板的一端设有电解液进口，所述无隔膜电解槽的阴极板的一端设有电解液出口；所述无隔膜电解槽的顶部具有用于收集废水制氢产生的气液混合物的气液收集装置，且所述无隔膜电解槽经过所述气液收集装置与气体纯化***和分离***依次连接，所述气液混合物从所述气液收集装置流出后依次经过气体纯化***和分离***得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热后返回所述气液收集装置；
所述阴极包括金属基体和形成在所述金属基体上的Ni基高熵合金涂层；所述Ni基高熵合金涂层的成分通式为：NixAyBzAlw，x、y、z、w均为原子百分数，x+y+z+w=100%；
A为Cr，B为Mo和Co，30%≤x≤35%，5%≤y≤15%，在所述Ni基高熵合金涂层中，Mo的原子百分数为25~35%，Co的原子百分数为20~32%；或
A为Cr，B为Mo、Ce和P，30%≤x≤35%，5%≤y≤15%，在所述Ni基高熵合金涂层中，Mo的原子百分数为25~35%，Ce的原子百分数为20~32%，P的原子百分数为0.3~2%；
所述阳极包括金属基体和形成在所述金属基体上的氧化铱涂层或氧化钌涂层或亚氧化钛涂层。
2.根据权利要求1所述的无隔膜电解槽，其特征在于：
所述Ni基高熵合金涂层通过磁控溅射的方法制备而成，或所述Ni基高熵合金涂层为多孔Ni基高熵合金涂层，所述多孔Ni基高熵合金涂层的制备为：先通过磁控溅射的方法在金属基体的表面制备得到Ni基高熵合金涂层，然后将形成在金属基体上的所述Ni基高熵合金涂层进行脱合金处理，得到多孔Ni基高熵合金涂层；
所述磁控溅射的工艺参数为：本底真空不大于5×10-4Pa，工艺气压为0.4~0.7Pa，使用直流电源进行磁控溅射，直流电源功率为40~140W，磁控溅射时间为30~100min；
在通过磁控溅射的方法在金属基体的表面制备所述Ni基高熵合金涂层之前，对靶材进行离子轰击辉光清洗；
当所述Ni基高熵合金涂层中含有P元素时，磁控溅射的温度为180~200℃；
所述Ni基高熵合金涂层的厚度为0.6~8μm。
3.一种用于废水制氢的***，其特征在于，所述用于废水制氢的***包括：
依次连接的废水池、流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***和分离***；所述无隔膜电解槽为权利要求1或2所述的无隔膜电解槽；
外接电源，所述外接电源用于向所述无隔膜电解槽提供电解能源；
储存***，所述储存***包括氢气储存***、液氧储存***和次氯酸盐储罐；
控制***，所述控制***分别与流量传感器、外接电源、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***连接。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于：
所述用于废水制氢的***还包括用于输送废水池中的废水的输水泵，所述输水泵设置在所述流量传感器与所述废水池连接的通路上；
所述用于废水制氢的***还包括固废收集***，所述固废收集***用于收集废水池中的固体废物和/或所述无隔膜电解槽中的固体废物，所述用于废水制氢的***还包括用于固液分离的沉降罐，所述沉降罐的入口与所述无隔膜电解槽连接，所述沉降罐的出口分别与固废收集***和次氯酸盐储罐连接；
所述氢气储存***与液氧储存***与所述分离***连接；和/或
所述气体纯化***中包含有填充物，所述填充物为固体氧化钙和/或固体氢氧化钠。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于：
所述气体纯化***与所述分离***之间设置有换热器；
所述无隔膜电解槽的顶部具有用于收集废水制氢产生的气液混合物的气液收集装置，所述无隔膜电解槽经过所述气液收集装置与所述气体纯化***和所述分离***依次连接，所述气液混合物从所述气液收集装置流出后依次经过气体纯化***和分离***得到氢气和液氧，得到的部分氢气经换热器换热后返回所述气液收集装置。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的用于废水制氢的***的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括如下步骤：
S1、通过所述控制***根据废水流量、废水中COD含量、氯离子含量、氨氮含量以及外接电源电力波动范围获取预设的用于废水制氢的***的工况参数范围；
S2、在所述控制***接收流量传感器、无隔膜电解槽、气体纯化***、分离***和氢气储存***的工况信息后，将工况信息整合后动态调控无隔膜电解槽的运行功率，使工况信息调节至工况参数范围内；在步骤S2中，通过调节无隔膜电解槽中运行的电解小室的个数调控所述无隔膜电解槽的运行功率。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110047677A (ko) * 2009-10-30 2011-05-09 (주)엘켐텍 전기화학적 살균제 발생기 및 그를 이용한 시스템
WO2013035762A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Aquaecos Ltd. Electrolysis system and electrolysis method for the same
JP2016074969A (ja) * 2014-10-02 2016-05-12 Ｊｘ金属株式会社 高純度錫の製造方法、高純度錫の電解採取装置及び高純度錫
CN115557633A (zh) * 2022-09-28 2023-01-03 西南石油大学 一种废水处理与电解制氢的一体化***及运行方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110047677A (ko) * 2009-10-30 2011-05-09 (주)엘켐텍 전기화학적 살균제 발생기 및 그를 이용한 시스템
WO2013035762A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-14 Aquaecos Ltd. Electrolysis system and electrolysis method for the same
CN103781731A (zh) * 2011-09-08 2014-05-07 阿库亚爱克斯公司 电解装置及其电解方法
JP2016074969A (ja) * 2014-10-02 2016-05-12 Ｊｘ金属株式会社 高純度錫の製造方法、高純度錫の電解採取装置及び高純度錫
CN115557633A (zh) * 2022-09-28 2023-01-03 西南石油大学 一种废水处理与电解制氢的一体化***及运行方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RecentAdvancesin Non-PreciousMetal-BasedElectrodesfor AlkalineWaterElectrolysis;DaojinZhou等;《ChemNanoMat》(第6期);336-355 *
泡沫Cu-Zn电极电催化还原硝酸盐氮;尤仁金等;《南京工业大学学报(自然科学版)》;第44卷(第4期);436-443, 457 *

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