王嘉伟，鲍卫仁，常丽萍，王 辉，张 珂，李晓玲

(1.太原理工大学 煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，太原 030024；2.山西大学 环境与资源学院，太原 030006)

氢(H2)具有高能量密度和零污染的特点，是最有希望替代化石能源的清洁能源。实现氢能的可再生利用，水分解制氢是最为可行的技术路线。水分解制氢有光分解制氢、电解制氢、热化学循环制氢等不同方法。在热化学制氢中，碘硫循环制氢因为其热效率高、成本低，被认为最有工业化前景[1]。典型碘硫循环制氢包含3步反应：Bunsen反应：SO2+I2+2H2O→2HI+H2SO4；②氢碘酸分解反应：2HI→H2+I2；③硫酸分解反应：2H2SO4→SO2+H2O+0.5O2；总反应为：H2O→H2+0.5O2.第二步反应是获得氢气的直接步骤，是整个循环反应的关键过程，涉及到Bunsen反应产物氢碘酸和硫酸分离、氢碘酸纯化和热分解等工艺。其中Bunsen反应产物HI和H2SO4分离是最困难的，传统方法需要在反应阶段使用过量反应物I2和H2O以形成不混溶的氢碘酸相和硫酸相产物，并且在高于I2熔点(368 K)的温度下反应，反应与分离过程需消耗大量能量[2]。课题组提出将I2溶解于甲苯在室温下进行Bunsen反应后直接电解Bunsen反应产物(HI/H2SO4混酸)生成H2和I2，避免混酸分离步骤及反应物过量的问题，也省去了后续HI纯化分解过程[3-4]。目前，已对电解反应的特征进行了分析[5]，自行开发连续电解装置并研究了电解过程[6]，初步实现了混酸分离和HI分解。电解池阳极部分实现I-氧化生成I2，不同类型电极材料，有着不同的表面特性、抗腐蚀性能、机械强度、电导率、电催化活性等性质[7]，影响电化学氧化过程的电流密度、电流效率、电极寿命等[8-9]。……