[發明專利]一種提高含鋁絡合物貯氫材料循環穩定性的方法

無效

• 申請號: 200810035863.7
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101259952A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 孫大林;鄭時有;方方;陳國榮
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬功能材料技術領域，具體為一種提高含鋁絡合物貯氫材料循環穩定性的方法。所制得的貯氫材料為燃料電池提供氫氣源。

背景技術

在化石燃料資源日趨匱乏和生態環境日漸惡化的雙重壓力下，發展以氫作為能源載體的清潔可再生能源技術已成為全球的共識。因此，開發和利用與氫相關的能源新技術已被許多國家列為重點研究內容。一些領域所取得的重要成果，如燃料電池、電動汽車等，也正在向產業化的方向發展。可以預見，世界能源經濟結構也將隨之產生革命性的變化，即從以碳為基礎的能源經濟形態轉變為以氫為基礎的能源經濟形態，簡稱“氫經濟”。氫經濟概念的引入迫使工業界對貯氫材料的貯氫量提出了高達5-6.5wt％的新要求([1]Schlapbach?L，Zuttel?A，Nature，2001，414：353)。為實現這一目標，自1996年起這一領域的研究重點已從傳統的金屬氫化物擴展到以NaAlH₄為代表的絡合物貯氫材料。NaAlH₄的有效貯氫量可達5.6wt％。1997年，德國Max-Planck煤炭研究所的Bogdanovic等報道，絡合氫化物NaAlH₄中引入摩爾分數為2％的含Ti催化劑后，可在150℃左右實現可逆吸放氫反應([2]Bogdanovic?B，Schwickardi?M.J.Alloys?Compd.，1997；253-254：1)。從已報道的實驗結果來看，通過添加含Ti催化劑可以提高NaAlH₄的貯氫性能，但存在以下兩個缺點亟待克服。缺點一是添加含Ti催化劑的NaAlH₄的再吸氫過程需要較高氫壓(大于10MPa)的反應條件。缺點二是用這種方法制備的NaAlH₄放氫后顆粒會發生團聚，同時會生成Ti-Al等副產物，導致有效貯氫量隨著吸放氫循環進行而減少。例如，添加含Ti催化劑的NaAlH₄在經歷15次循環后放氫量即下降為起始量的70％左右，遠低于材料的理論容量。這兩個缺點不僅阻礙了材料潛在性能的發揮，也給實際應用帶來了一定的局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種操作簡單、成本低的提高含鋁絡合物貯氫材料循環穩定性的方法。

本發明材料的化學分子式為MAlH₄，M是堿金屬元素Li、Na或K。

本發明是采用溶液濕法滲透和干燥技術將含鋁絡合物貯氫材料MAlH₄填充到多孔基體的孔道中，制得納米尺寸MAlH₄，這里所用的多孔基體為介孔SiO₂、介孔Al₂O₃、多孔碳、介孔碳或沸石等孔性材料，所用的溶劑是能夠溶解MAlH₄的有機溶劑(如四氫呋喃)。所制得的納米尺寸MAlH₄循環穩定性能好，更利于作為貯氫載體。

本發明提出的提高含鋁絡合物貯氫材料循環穩定性的方法，其具體步驟如下：

(1)在室溫和惰性氣體的保護氣氛下，將含鋁絡合氫化物MAlH₄完全溶解在溶劑(如四氫呋喃)中；

(2)將步驟(1)得到的MAlH₄溶液滴加到多孔基體里，在40-50℃保溫滲透1-2小時，如此進行多次(如3-6次)滴加溶液和保溫滲透；

(3)將步驟(2)得到的滲透有MAlH₄的多孔基體在真空條件下干燥24-48小時，獲得填充在基體孔道中的納米尺寸MAlH₄；

將制得的納米尺寸MAlH₄進行吸放氫性能測試，經過50次吸放氫循環后，仍保持高的放氫量。

本發明更具體的實施步驟如下：

(1)配備MAlH₄溶液

在室溫和惰性氣體氮氣或氬氣的保護氣氛下，準確秤取1克常規的含鋁絡合氫化物MAlH₄粉末和99克溶劑，然后將MAlH₄粉末加入到溶劑中，充分攪拌至完全溶解，獲得質量含量為1％的MAlH₄溶液。

(2)MAlH₄溶液滴加滲透到多孔基體

將步驟(1)得到的MAlH₄溶液滴加到多孔基體上，在40-50℃保溫滲透1-2小時，如此進行多次滴加溶液和保溫以使MAlH₄進入到孔道里。