[發(fā)明專利]一種將氫化鋰活化制氫的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810202866.5
• 申請(qǐng)日: 2008-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN101423189A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫大林;張漢平;吳宇平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B3/02
• 分類號(hào): C01B3/02
• 代理公司: 上海東創(chuàng)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 曹立維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)物質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用活化劑將氫化鋰活化，以制備高純度氫氣的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)能源中煤炭、石油、天然氣具有不可再生性，并且在利用過程中會(huì)造成環(huán)境污染以及溫室效應(yīng)等問題，使人們面臨能源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，因此開發(fā)新的和可再生能源成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要研究領(lǐng)域。

氫能是一種環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富又可再生的理想能源，已經(jīng)受到人們的普遍重視，美國(guó)、日本、歐盟和韓國(guó)等均將開發(fā)氫能，建立氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)列入了國(guó)家長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略。建立氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)，涉及氫的制備、貯運(yùn)、氫能的高效利用技術(shù)以及過渡到氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)以后的影響等問題。傳統(tǒng)工業(yè)制氫方法雖然存在能耗高和環(huán)境污染等方面的缺陷，但總地說來，技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，成本也比較低。相比之下，貯氫技術(shù)目前還沒有達(dá)到理想程度。例如，為實(shí)現(xiàn)燃油汽車向燃?xì)淦嚨倪^渡，美國(guó)能源部訂立的近期貯氫材料技術(shù)指標(biāo)為必須達(dá)到6.5wt.％，傳統(tǒng)的壓縮氫氣貯氫和液氫存貯技術(shù)均難以實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)，因此，對(duì)貯氫材料的研究成為熱點(diǎn)。

氫化鋰(LiH)作為一種候選的金屬氫化物貯氫材料，具有貯氫量大(12.59wt.％)，容易合成等優(yōu)點(diǎn)，但是其熱穩(wěn)定性非常高，分解溫度達(dá)到850℃，因而不能作為貯氫材料來使用。解決這個(gè)問題的一個(gè)思路是利用活化劑將氫化鋰活化，使其在較低的溫度分解，釋放出氫氣，從而作為貯氫材料使用。本發(fā)明正是基于該原理來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種將氫化鋰活化制氫的方法，該方法可以使氫化鋰在較低的溫度下分解釋放出氫氣。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種將氫化鋰活化制氫的方法，該方法包括以下步驟：

(1)物料混合：將低熔點(diǎn)金屬或合金同氫化鋰混合均勻，所述氫化鋰含量為10-95wt.％；

(2)加熱放氫：將步驟(1)中的混合物加熱至70-700℃；反應(yīng)氣氛為氮?dú)?、氫氣、氬氣、?氫混合氣或氬-氫混合氣，或者為真空。

在本發(fā)明一種將氫化鋰活化制氫的方法中，步驟(1)涉及原料的預(yù)處理。該步驟所用的原料中，低熔點(diǎn)金屬可以是鉍、錫、鉛、銦、鎘、鋅、鎂、鈉、鉀、鋁、鎂、銻等中的一種或多種混合物，優(yōu)選金屬鉍和金屬錫；合金的選取原則為熔點(diǎn)不超過350℃，優(yōu)選伍德合金。物料在處理前應(yīng)除水，然后粉碎，粉碎粒度在1nm至5mm之間，優(yōu)選0.1-1mm；金屬也可以不經(jīng)粉碎，而直接使用大塊固體。步驟(1)中所用氫化鋰可以是粉末狀，也可以是塊狀物，該氫化鋰可以同其他含氫化合物混合使用，含氫化合物包括鋁基、鎂基、硼基或氮基化合物，優(yōu)選氫化鎂；步驟(1)中可以加入添加劑也可以不用添加劑，添加劑選用硅、鈉、鈣、鋁的氧化物或氟化物的一種或多種，優(yōu)選二氧化硅；步驟(1)中可以使用催化劑，催化劑可以選用鈦、鐵、鎳、鈷或稀土元素的單質(zhì)或化合物，優(yōu)選鈦、鎳、鈷的鹵化物，也可以不選用催化劑，優(yōu)選不使用催化劑。金屬或合金與氫化鋰的配比為氫化鋰所占物料總重量的10-95wt.％，優(yōu)選40-80wt.％。

在本發(fā)明的利用低熔點(diǎn)金屬與氫化鋰作用制備氫氣的方法中，步驟(2)涉及金屬與氫化鋰反應(yīng)而釋放氫氣的過程。反應(yīng)過程的能量來源于外部熱源或微波輻射。相關(guān)的反應(yīng)方程式為

盡管不希望受任何理論的束縛，但發(fā)明人認(rèn)為氫化鋰分子可以看作由親金屬的鋰和厭金屬的氫組成。本發(fā)明方法中由于使用了低熔點(diǎn)金屬或合金，在加熱到金屬或合金的熔點(diǎn)以上時(shí)，金屬融化，氫化鋰中的鋰由于親金屬性而嵌入熔融的金屬中去，氫則匯聚于熔融金屬表面。由于鋰在熔融金屬中存在濃度梯度，所以會(huì)進(jìn)一步向濃度低的金屬內(nèi)部擴(kuò)散，引起Li-H鍵的斷裂，放出氫氣，形成鋰合金。鋰合金以粉末形式存在，并不斷在金屬表面脫落，露出新的金屬表面。這一過程不斷重復(fù)，氫氣就會(huì)不斷放出。

由本發(fā)明方法制備氫氣，可以使不活潑的氫化鋰在較低溫度下分解釋放出氫氣，從而可以作為貯氫材料來使用，且產(chǎn)氫速度快，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模貯氫。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中原料混合物的熱重曲線圖

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中釋氫前混合物的XRD譜圖

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中釋氫后的混合物的XRD譜圖

圖4是本發(fā)明實(shí)施例4中原料混合物的熱重曲線圖

具體實(shí)施方式

下面將通過參考實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1