氢能作为重要的二次能源,在我国能源安全,区域环境污染治理,全球气候变化应对等方面至关重要。电解水制氢技术是氢能制备的重要手段之一,具有不可替代的优势,但电解水制氢电耗高严重限制了电解水制氢技术的应用与发展。电解煤浆制氢技术阳极以煤浆的氧化代替了析氧反应,从而使电解制氢电耗大幅度下降,但其存在产氢速率低的问题。结合我国煤资源丰富与煤化工废液有待资源化利用的背景,本文首次提出煤浆与废液协同电解制氢,利用煤化工废液改善电解煤浆制氢。本文研究了多种废液煤浆电解制氢特性,探究了电解废液煤浆的影响因素与废液对煤浆电解的影响机理,主要研究内容与结论如下:实验采用硫磺水、洗气水、排渣水、外来废水、碳化水、焦化废水、义马废水制备废液煤浆,发现硫磺水、洗气水、排渣水有利于煤浆电解制氢。以洗气水作为废液代表,发现电解洗气水煤浆制氢相比电解水与电解煤浆制氢,具有显著的产氢速率优势与能耗优势。电解洗气水煤浆制氢从氢气电流效率与氢气纯度角度具有可行性,氢气电流效率为99%,氢气纯度为98%。其阳极气体主要为CO₂,含有少量CO,阳极电解液电解后表现为“减碳增氧”,COD降低。长时间电解,随着洗气水中高还原性有机物的消耗,电流密度逐渐下降但始终高于电解煤浆电流密度。改变电解洗气水煤浆制氢的实验参数,探究电解过程的影响因素。发现随着搅拌速率上升,电解电流密度曲线先急剧上升,再逐渐变缓。煤粉的浓度、种类,有无催化剂,催化剂浓度主要影响煤颗粒的氧化阶段,即0.7-1V电压范围,不影响1-1.3V电压范围。在0.7-1V电压范围内,采用变质程度较低、粒径较小的煤,加入溶液催化剂三价铁离子,电解速率均会提升;煤粉浓度升高,电流密度上升,但煤粉浓度过高,会导致煤颗粒的团聚与沉淀,从而导致煤粉浓度提升对电流密度促进作用减弱,甚至使电流密度降低;三价铁离子浓度升高,电流密度曲线表现出先急剧上升,再逐渐变缓的趋势。洗气水浓度与温度变化对电解洗气水煤浆各个电压区间均有影响,洗气水浓度的影响规律为随着洗气水浓度上升,电流密度表现为先急剧上升,再逐渐变缓甚至降低;温度的影响规律符合阿累尼乌斯方程,1.1V下,电解洗气水煤浆,反应的表观活化能为45.75k J/mol。通过仿真计算、单一物质模拟废液方法,深入探究洗气水煤浆对电解煤浆制氢的影响机理。发现洗气水加入使得电解液电导率提升,但对电解过程影响极小;洗气水中Cl^-影响煤颗粒的氧化阶段与析氯电位以上阶段,对电解煤浆制氢影响较大。综合全文提出了洗气水在不同电压区间内对电解煤浆制氢的影响机理:电解洗气水煤浆制氢,0.7-1V范围内,主要发生煤颗粒的氧化反应,煤颗粒的氧化分为直接氧化与Fe³⁺催化氧化,氧化生成中间态的氧化物与CO₂气体。洗气水中的氯离子吸附在煤颗粒表面,使煤颗粒更容易向电极迁移,加快了煤颗粒的氧化,提升了电解速率。在该电压范围内,次要反应为洗气水中部分有机物被Fe³⁺催化氧化的反应。1-1.3V范围内,主要发生洗气水中高还原性有机物的氧化反应,反应不被Fe³⁺催化,反应生成中间态的氧化物与CO₂气体。恒压电解初期,主要发生洗气水中高还原性有机物的氧化反应;反应后期,主要发生煤颗粒的氧化反应,与0.7-1V电压范围内类似。在1.3V以上,主要发生的是析氯反应。除此之外,还发生洗气水中Cl^-、Fe³⁺、煤颗粒的协同氧化反应,高价态的氯参与到煤颗粒的氧化过程。