[發明專利]可控膠囊式硼氫化鈉氫發生劑

無效

• 申請號: 200710069636.1
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101112969A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 劉賓虹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本明涉及一種可控膠囊式硼氫化鈉氫發生劑。

背景技術

氫能是一種潔凈的二次能源。建立以氫為載體的可再生能源體系能有效地解決目前能源短缺和環境污染這兩大嚴重制約經濟發展的問題。近年燃料電池在性能上的飛躍提高也為氫能的使用提供了廣闊的前景。但目前還沒有找到一種能經濟，高效，安全地儲存氫的方法，從而在很大程度上阻礙了燃料電池的商品化進程。

在此背景下，硼氫化物(M(BH₄)n，M＝Li，Na，K，Mg，Al等)尤其是硼氫化鈉因其高達10.6wt％的含氫量，在催化劑的作用下能在常溫下放出全部氫氣而受到注目：

NaBH₄+2H₂O＝NaBO₂+4H₂

在上述反應中可生成氫量占反應物的重量達10.8wt％。另外，硼氫化鈉水解反應的氣體生成物只有氫，不含一氧化碳等有可能毒害燃料電池性能的雜質。因此，硼氫化鈉特別適合作為燃料電池的氫源。

考慮到硼氫化鈉作為小型和微型燃料電池(功率小于100W)的便攜式氫源的商業化前景，為能安全，方便地使用，本發明通過采用把硼氫化鈉制作成膠囊的形式，把硼氫化鈉以及其他固體助劑(助劑可以是固態催化劑，也可以是安定劑氫氧化鈉或其它對反應有利的添加物)包裹在膠囊中分裝，儲用。在使用時再把膠囊放入容器中加水溶解或直接與水反應。這樣可望提高使用的安全性和便利性。

其次，由于硼氫化鈉水解催化反應速度常常與硼氫化鈉的濃度成正比，因此在使用過程中隨著溶液中硼氫化鈉濃度的降低較難達到反應速度的恒定。本發明通過控制膠囊材料的溶解速度，可以使溶液中硼氫化鈉的濃度在溶液中基本保持恒定，達到控制反應速度的目的。

另外，在上述反應式中，雖然理論產氫量可高達10.8wt％，但是由于反應產物偏硼酸鈉NaBO₂在水中的溶解度相對較小，為使反應最后不出現結晶物以避免產氫系統管道阻塞或催化劑的損壞，硼氫化鈉的起始濃度就要限制在15wt％以下，這樣就大大降低了系統產氫密度。要提高硼氫化鈉產氫系統的產氫密度，提高硼氫化鈉的初始濃度是必然手段。但使用高濃度的硼氫化鈉會導致反應途中出現固體生成物，從而影響反應溶液的流動性以及反應物與催化劑的接觸，阻礙反應的繼續進行。本發明亦能使硼氫化鈉在15wt％-35wt％的濃度范圍內能順利并完全地水解。

發明內容

本發明的目的是提供一種可控膠囊式硼氫化鈉氫發生劑。

可控膠囊式硼氫化鈉氫發生劑：硼氫化鈉或100重量份硼氫化鈉與1～100重量份穩定劑、催化劑或穩定劑和催化劑混合后包裹在膠囊內；膠囊的材料為：鋁箔，明膠、甘油、多糖類、共聚多肽、玉米紙、醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚砜、聚乙烯、聚丙烯；催化劑為：過渡金屬鹽及其水合物、過渡金屬粉末、過渡金屬/載體、由前驅體合金形成的骨架型催化劑。穩定劑為：氫氧化鈉。

所述的過渡金屬鹽及其水合物為：CoCl₂.6H₂O、NiCl₂.6H₂O、RuCl₂.6H₂O，PdCl₆.6H₂O，H₂PtCl₆.6H₂O。過渡金屬粉末為：Fe、Co、Ni、Cu、Pt或Pd。過渡金屬/載體催化劑為：Fe、Co、Ni、Pd、Pt、Ru等過渡金屬催化劑被擔載在Al₂O₃、各種碳材料、泡沫鎳等載體材料而形成的催化劑。由前驅體合金形成的骨架型催化劑為：雷尼鈷、雷尼鎳，雷尼鐵。前驅體合金為：鈷、鎳或鐵和金屬鋁、鎂或硅組成的合金。

本發明具有的有益效果：

1)提高硼氫化鈉儲運，保存，使用等一系列環節的安全性和便利性；

2)有利于提高水解反應的可控性和反應速度的恒定；

3)可望提高硼氫化鈉的最高反應濃度，達到較高的產氫密度。

具體實施方式

本發明把硼氫化鈉單獨或硼氫化鈉和少量催化劑或穩定劑混合后包裹在膠囊中，當需要產氫的時候，把膠囊投入水中，或把水滴入盛膠囊的容器中，或者兩者一起投入到反應器中。膠囊可以有兩種形式，一種是溶于水的，一種是不溶于水的。

1.溶于水的膠囊的產氫機制