导读怎样用甲酸制造氢气?答不久前,德国莱布尼茨催化研究所的科学家马赛厄斯·贝勒发明了一种在低温下将甲酸(甲酸是一种常见的防腐剂和抗菌剂)转化为氢气的方法,从而甲酸有望成...

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怎样用甲酸制造氢气?

怎样用甲酸制造氢气?

不久前,德国莱布尼茨催化研究所的科学家马赛厄斯·贝勒发明了一种在低温下将甲酸(甲酸是一种常见的防腐剂和抗菌剂)转化为氢气的方法,从而甲酸有望成为燃料电池的安全、便捷的氢来源。贝勒及其同事将甲酸与胺混合,在一种金属钌催化剂的作用下,在26℃~40℃的温度下,就可以将甲酸分解为氢气和二氧化碳。由于甲酸是一种液体,因此和气体相比更容易处理。虽然甲酸具有腐蚀性,但与胺混合之后,混合物变得很温和。甲酸燃料电池的缺点是,它的效率不高。1千克甲酸产生的氢气只能提供1.45千瓦时的电力,而1千克甲醇能提供4.19千瓦时的电力。这意味着要产生相同的电力,甲酸的消耗量是甲醇的3倍。但是,由于省去了蒸汽重组这个高耗能过程,加上催化剂的效率不断提高,甲酸燃料电池具有一定的竞争力。

甲酸的制备方法

在无水丙三醇中加热草酸,后蒸汽蒸馏得到。

或在盐酸作用下水解异乙腈得到:

异乙腈的制备由乙胺和氯仿反应获得。(因异乙腈具有令人不快的气味,此反应必须在通风橱中进行。) 1、甲酸钠法:一氧化碳和氢氧化钠溶液在160-200℃和2MPa压力下反应生成甲酸钠,然后经硫酸酸解、蒸馏即得成品。

2、甲醇羰基合成法(又称甲酸甲酯法):甲醇和一氧化碳在催化剂甲醇钠存在下反应,生成甲酸甲酯,然后再经水解生成甲酸和甲醇。甲醇可循环送入甲酸甲酯反应器,甲酸再经精馏即可得到不同规格的产品。

3、甲酰胺法:一氧化碳和氨在甲醇溶液中反应生成甲酰胺,再在硫酸存在下水解得甲酸,同时副产硫酸铵。原料消耗定额:甲醇31 kg/t、一氧化碳702 kg/t、氨314 kg/t、硫酸1010 kg/t。另外,丁烷枵轻油氧化法主要用来生产乙酸,甲酸作为副产品回收,处于研究阶段的方法有一氧化碳和水直接合成法。

精制方法:无水甲酸可在减压下直接分馏制得,分馏时用冰水冷却凝结。对含水甲酸,可用硼酐或无水硫酸铜做干燥剂。五氧化二磷和氯化钙能与甲酸作用,不宜用作干燥剂。对试剂级88%的甲酸,可用邻苯二甲酸酐回流6小时后蒸馏的方法除去其中的水分。进一步纯化可利用分步结晶法。甲酸与乙酸混在一起时,可加入脂肪烃进行共沸蒸馏分离。

4、将适量的一氧化碳和氢氧化钠水溶液在160~200 ℃下反应生成甲酸钠,经中和、蒸馏、冷凝而得。或者在三乙胺水溶液中,以钯络合物为催化剂,二氧化碳与氢气于140~160℃反应制得。

5、以甲酸钠与浓硫酸作用制得工业级甲酸,然后可用活性炭吸附后减压蒸馏以制得纯品,也可加入B2O3CuSO4进行减压蒸馏精制。

6、二氧化碳法:在钯络合物催化下,在三乙胺水溶液中,二氧化碳与氢气于140~160 ℃反应而得。

7、主要采用合成酸化法和高压催化法。合成酸化法:用焦炭燃烧产生的一氧化碳与氢氧化钠合成甲酸钠,再用硫酸酸化,经蒸馏而得。高压催化法:将一氧化碳和水蒸气在催化剂存在下,于高温高压下反应而得。

8、将甲酸与五氧化二磷混合,进行减压蒸馏,反复5一10次,方可得到无水甲酸,但得量低,费时长,会造成一些分解。将甲酸与硼酸醉进行蒸馏,操作简便,效果更好。将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡,所得熔融物倒在铁片一上,置干燥器中冷却,然后研磨成粉。将硼酸酚细粉加到甲酸中,放置几日,形成硬块,分出清彻液体进行减压蒸馏,收集22一25 ℃/12-18 mm馏份为产品。蒸馏器应是全磨口接头并有干燥管保护。

标准

GB/T 2093-2011 工业用甲酸

甲酸含量:以酚酞作指示剂,用氢氧化钠溶液滴定。

氯化物:在硝酸酸性溶液中,试样中的氯离子与硝酸银生成氯化银,与标准比浊液进行比浊。

硫酸盐:试样中加入碳酸钠使甲酸中硫酸根生成硫酸盐,在盐酸存在下加入氯化钡溶液生成硫酸钡,与标准比浊液进行比浊。

铁(Fe2+):按GB/T 3049-2006规定进行。

蒸发残渣:按GB/T 6026-1998规定进行。

真空共晶为什么要充甲酸

真空共晶充甲酸有助于焊料分解还原,增加润湿性,提高真空共晶质量。真空共晶时通常处于低氧和低压环境。低氧可有效防止焊料加热二次氧化,低压时充入气体,熔化焊料内的孤立空洞会缩小,以减小空洞,低压还有助于焊料的氧化物分解。加注甲酸气氛也有助于焊料分解还原,增加润湿性,提高共晶质量。

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