[發明專利]一種利用金屬氫化合物催化水解制備氫氣的方法

有效

• 申請號: 200610062456.6
• 申請日: 2006-09-01
• 公開（公告）號: CN101134558A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 陳春山;周勇;董俊卿
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用金屬氫化合物催化水解制備氫氣的方法，屬于氫氣發生領域以及氫能領域，尤其屬于燃料電池領域。

背景技術

氫氧燃料電池是利用氫氣和氧氣發生化學反應產生電能的一種發電裝置，它的最終產物是水。具有高比能量、清潔無污染等顯著特點，是理想的移動電源或電動車的動力電源。人們提出了許多方法將氫儲存在燃料電池中，比如高壓氣態貯氫、液態貯氫、碳納米管貯氫、儲氫合金貯氫。但這些方法都存在一定的缺陷。例如，氣態儲氫的安全性差；液態儲氫的液化成本較高；碳納米管的吸放氫速度緩慢、吸附容量的穩定性差；儲氫合金的儲氫量較低。

硼氫化物水解制氫技術是一種安全、方便的新型制氫技術，也是目前一種比較熱門的制氫技術，具有以下優點：1)硼氫化物儲氫燃料是一種環境友好的物質，使用過程不排放含碳和含氮的有害氣體；2)儲存、使用安全，運載方便；3)氫氣純度高，不會造成燃料電池電極催化劑的毒化；4)能源利用率高，反應過程中不需要外加能量就可以把硼氫化物及一部分水中的氫釋放出來；5)氫的貯存率高(以NaBH4為例，儲氫量達到10.9重量％)。

該方法的原理如下式所示：

其中，M可以是鉀、鈉、鋰等堿金屬。

US6,358,488公開了一種制氫方法，該方法包括下列步驟：(a)將金屬氫化合物(metal?hydrogen?complex)溶入到堿性水溶液中形成反應介質；(b)將所述反應介質與作為催化劑的氟化或未氟化金屬、或者吸氫合金接觸。其中，所述氟化或未氟化金屬選自由鎳、鈷、鋯、銠、鉑、鈀、銀和金所組成的組中。步驟(b)是通過將所述催化劑加入到反應介質中或者通過使所述反應介質經過催化劑固定床而進行的。

因為硼氫化鈉在其水溶液中即使不存在催化劑的情況下也能自發水解，所以在上述利用硼氫化物催化水解制氫的方法中，硼氫化物一般以堿溶液的形式存在，相應的堿一般為氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿。由于溶液為強堿性，所以生成的氫氣在溶液中逸出時會攜帶堿性。

上述的催化劑中，像鈷及類似的金屬，會使溶液的堿性隨著反應的進行而越變越大，從而影響反應的正常進行，其表現主要有兩點，一是隨著溶液堿性的增大，催化劑的催化效率有所降低；二是隨著溶液堿性的增大，生成的氫氣從溶液中攜帶堿性的可能性增大。

呈現堿性的氫氣，如果直接進入燃料電池系統會對燃料電池系統產生危害，例如使燃料電池的催化劑中毒，嚴重影響電極性能。

發明內容

本發明的目的在于降低現有金屬氫化合物催化水解制氫方法中生成氫氣攜帶的堿性以及提高催化劑的催化效率。

一種利用金屬氫化合物催化水解的制氫方法，將金屬氫化合物溶入到堿性溶液中，形成反應介質，將所述反應介質與催化劑接觸，制備得到氫氣，其中，所述堿性溶液為強堿弱酸鹽水溶液。

強堿弱酸鹽水溶液為強堿弱酸鹽NaHCO₃，Na₂HPO₄CH₃COONa，Na₂SiO₃中的一種或兩種的混合水溶液，濃度為5-30重量％。

金屬氫化合物通式為MQH₄或M’(QH₄)₂的化合物，或其兩者的混合物，其中，M為堿金屬元素，M’為堿土金屬元素，Q為選自硼、鋁、鎵中的一種元素，在反應介質中的濃度為2-50重量％。

反應介質與催化劑接觸方式為將催化劑放入到反應介質中或使所述反應介質經過催化劑固定床，接觸溫度為10-60℃。

催化劑含有金屬粉末、粘合劑和載體，金屬粉末通過粘結劑分布在載體上。所述金屬選自具有加氫活性的金屬中的一種或幾種。

附圖說明

圖1是反應氣體流量隨時間變化圖。其中◆表示實施例1氫氣流量，■表示實施例2氫氣流量，▲表示實施例3氫氣流量，×表示對比例1氫氣流量。

具體實施方式

本發明提供的金屬氫化合物水解制氫方法包括將金屬氫化合物溶入到堿性水溶液中而形成反應介質；將所述反應介質與催化劑接觸或者使所述反應介質經過催化劑固定床而進行的。