[發明專利]不可逆吸氫材料、制品及制備方法

無效

• 申請號: 200710049191.0
• 申請日: 2007-05-29
• 公開（公告）號: CN101121116A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 黃渝鴻;黃琨;郭靜;劉曉艱;張凱;黃遠紅;譚云;吳菊英;范敬輝
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 濮家蔚

技術領域

本發明涉及一種用于在密閉系統吸收消除氫氣，特別是以不可逆氫化反應的方式吸收氫氣，并有效控制氫氣濃度的氫氣吸收材料，制品及相應的制備方法。

背景技術

氫氣吸收材料具備的特殊氫吸收功能，在多種工業領域中已得到廣泛應用。其可用于各種真空器件，以提高與保持器件中的真空度并延長器件使用壽命；用于充氣容器，以提高氣體純度；也可用于重要密封裝置，以保護其中的電子器件免受氫氣腐蝕；用于氫氣及其同位素運輸，以到達必要的安全限制；還可用于保護富鈾金屬燃料，以避免其被氫氣腐蝕；用于核廢料的安全貯運與安全處理，并有效降低相關費用。另外，如吸氫合金等儲氫材料還可被用于氫的分離或提純材料、催化劑、傳感器等，也可用于固定儲罐的氫氣吸收材料、燃料電池和以氫為燃料的汽車的氫源，還可用于利用氫吸附和脫附時的吸熱和放熱特性的儲熱系統中的能量轉換材料。

目前，從具有吸氫功能角度而言，從對氫的吸收過程是否可逆，目前常見的氫氣吸收材料有可逆性氫氣吸收材料和不可逆性氫氣吸收材料之分。

可逆性氫氣吸收材料，如吸氫合金(如金屬間化合物體系)，碳質儲氫材料(如碳納米管體系、石墨納米纖維體系)等。如公開號CN?1336856A的文獻公開了一種吸氫復合成型體及其制備方法，由吸氫合金儲氫材料和含硅樹脂混合并固化成型所得的吸氫復合成型體，其可長期重復進行吸附和脫附也不會破碎和損壞，且具有優異的耐熱性。公開號CN?1401422A公開了一種吸氫量高的碳質儲氫材料及其制備方法，其具有儲氫溫度高，儲氫量大，儲氫成本低的優點。但這些技術的吸氫反應在一定條件下的可逆性，導致了其氫氣吸收材料不易達到較低最后氫氣壓力的缺點。

不可逆吸氫材料，如組合型吸氣材料(如MnO₂/Ag₂O/CaO體系)，含加氫催化劑的不飽和有機物等。針對在密閉系統中快速不可逆地吸收氫氣，并有效控制氫氣濃度的特定應用需求，顯然以不可逆吸氫材料更為適合。

MnO₂/Ag₂O/CaO體系的組合型吸氣材料，利用MnO₂氧化H₂生成水并利用干燥劑CaO吸收H₂O，以達到同時吸收H₂、O₂和H₂O的雙重目的，其涉及產品物理和化學特性的控制以及較為復雜的吸氣反應過程，特別是其在缺氧環境中無法實現吸氫目的。

US?4405487公開了一種用于含電子元件和機械元件的密閉系統內的吸氣劑組合物，它含有吸濕劑和吸氫劑，后者由加氫催化劑和不含氮和硫雜原子的固體炔烴制成，其存在有可能通過水解產生不希望的副產物的問題，故在實際應用中存在一定局限。

在含有加氫催化劑的不飽和有機物吸氫材料領域，US?5624598和US?5703378分別公開了一種吸氫材料和封閉體系中的吸氫體系，都采用了由適合的催化劑、選自萘、蒽、芴、菲、芘等的含有雙鍵或三鍵的不飽和有機烴類化合物及聚合物制成、可在低壓和高溫下吸氫的組合物。由于其是一種供高溫環境使用的產品，為滿足高溫應用要求，該兩專利設計選用的是結構復雜、熔點較高的含炔稠環芳烴化合物，因而其雖理論上可行，但在實際工程應用及實現產品化方面尚存在諸多問題。例如，其所提出的各炔類化合物基本為非市售產品，其合成工藝復雜，且合成產物也多為系列分子量的同系物混合物，產率低、純化成本高。此外，在其公開的消氫配方中催化劑多選用為有較大毒性的三苯基膦鈀，使產品的使用安全性差且難以滿足環保要求。因此，這些產品在實際應用中也十分受限。

發明內容

針對上述情況，本發明將提供一種新的具有不可逆吸氫性能的氫氣吸收材料、制品及制備方法，以解決上述問題，達到能大劑量、快速及不可逆的消氫目的，使其既可快速消除高氫濃度密閉系統中的氫氣，也能有效實現消除低氫濃度密閉系統中有害氫氣的消氫、控氫目的，而且安全方便，具有良好的環境相容性與貯存穩定性，能滿足多種領域和/或使用目的的需要。

本發明的不可逆吸氫材料，含有不飽和鍵結構的有機化合物和有機氫化反應催化劑成分，其中所說的有機化合物為含有至少兩個炔鍵結構的有機炔化物。有機炔化物與氫化反應催化劑成分的重量組成比例為

有機炔化物80份～20份

有機氫化反應催化劑20份～80份。

所說的有機炔化物和氫化反應催化劑的比例，可以根據需要和所用催化劑活性高低適當調整。例如，催化活性高和/或催化劑載體的比表面積大時，催化劑的用量可以適當減少。