[發(fā)明專利]一種產(chǎn)氫組合物及其制備方法與制氫方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110243669.X
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102390805A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈培康
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氫能技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種利用金屬粉體的組合物進行自發(fā)水解制取氫氣的方法。

背景技術(shù)

氫氣是一種非常有前途的可再生清潔能源，相比起其它的能源，氫能具有非常明顯的優(yōu)越性，因為氫的能量密度大，單位質(zhì)量氫反應(yīng)所釋放的熱能是汽油的三倍。而且，氫與氧反應(yīng)唯一的產(chǎn)物就是水，不會對環(huán)境造成負面影響。特別是以氫氣為原料的燃料電池和氫氣發(fā)動機的問世，使世界范圍內(nèi)的汽車工業(yè)面臨一場深刻的革命。要實現(xiàn)氫能的廣泛運用，首先必須解決兩個問題：1、氫氣的現(xiàn)場供應(yīng)；2、氫氣的存儲運輸。目前常用的制氫方法有電解水制氫、化石能源制氫、生物制氫、烴類分解制氫、氨裂解制氫、硫化氫分解制氫、太陽能直接光電制氫、輻射性催化劑制氫、電子共振裂解水、氫化物水解制氫等等。而主要的儲氫方法有高壓氣態(tài)儲氫、液化儲氫、金屬氧化物儲氫、碳質(zhì)吸附儲氫和化學(xué)氫化物儲氫。

氫是質(zhì)子交換膜燃料電池的高效燃料，但是，氫的生產(chǎn)、運輸和儲存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上還存在很大問題，特別對于便攜式燃料電池的應(yīng)用，現(xiàn)場制氫和供氫系統(tǒng)的建立非常迫切。金屬氫化物儲氫技術(shù)是一種可小型化的儲氫技術(shù)方法，這種儲氫方法盡管具有充放氫可逆性好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，但是，由于金屬的密度大，儲氫容量低、儲氫合金容易粉化，絕大多數(shù)金屬的儲氫質(zhì)量分數(shù)為1.5?%~3?%，無法滿足實用化要求。而在現(xiàn)有的化學(xué)品產(chǎn)氫技術(shù)中，氫化鎂是其中一種產(chǎn)氫材料，它遇水可以發(fā)生水解，反應(yīng)速率快，具有十分優(yōu)良的放氫動力學(xué)性質(zhì)。但氫化鎂水解反應(yīng)非常激烈，產(chǎn)氫速率難以控制，遇空氣可自發(fā)燃燒，具有一定危險性，不利于保存，而且，氫化鎂的價格昂貴，制氫成本高。

硼氫化物是一類化學(xué)儲氫材料，以硼氫化鈉為例，它在二十世紀五十年代開始用作還原劑時，人們就認識到它能水解產(chǎn)氫的特性，并加以利用。硼氫化鈉作為一種良好的儲氫材料能夠在一定條件下穩(wěn)定保存，它的半衰期長，在加堿情況下能穩(wěn)定存在。目前利用硼氫化物水解制氫的方法主要是利用催化劑分解。為了改善產(chǎn)氫效果，一般都會將催化劑負載到高比表面積的基底上，但這種方法還是有很大的局限性：1，將催化劑負載到基底上的工藝過程復(fù)雜，同時在制作過程中會造成催化劑的損耗，增加催化劑的制作時間和成本；2，催化劑在基底上的附著力差，因為反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氫氣會不斷沖擊基底上的催化劑，使催化劑從基底上脫落，影響反應(yīng)的效果；3，硼氫化物溶液需要首先用強堿穩(wěn)定，不僅實際應(yīng)用困難，而且容易引起爬堿、粘接、腐蝕等問題；4，硼氫化物在反應(yīng)過程中會不斷地生成偏硼酸鹽，對于高濃度的硼氫化物溶液，隨著水解反應(yīng)過程中水的不斷消耗，偏硼酸鹽會以膠體的形式存在于溶液中，這些膠體會覆蓋在基底表面，抑制催化劑的催化效果，使反應(yīng)速率很快衰減，從而難以實現(xiàn)大規(guī)模的穩(wěn)定產(chǎn)氫[E.Y.?Marrero-Alfonso,?et?al.,?Int.?J.?Hydrogen?Energy,?2007,?32,4723-4730]。

中國專利[公開號CN?101568487A]披露了一種產(chǎn)氫組合物，其中涉及鋁粉（氧化鋁粉）、氧化鈣、氫氧化鈉、氯化物等組分。這種組合物能快速產(chǎn)氫，但是產(chǎn)氫速度較難調(diào)控。由于添加強堿組分用于溶解氫氧化鋁，溶液的pH值較高；由于添加了氧化鈣，反應(yīng)體系發(fā)熱嚴重，因為氧化鈣溶解釋放大量的熱量，等等，造成使用不方便。?中國專利申請[申請?zhí)?00810010747.X，200810229173.5]披露了一種解水鋁制氫配方，用鹵素化鋁等與鋁粉混合而成。這種配方需要一定的溫度啟動，因此需要輔助加熱裝置，便攜式使用由有難度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有金屬粉體產(chǎn)氫技術(shù)上的不足，提供一種產(chǎn)氫組合物及其制備方法與制氫方法，本發(fā)明能實現(xiàn)方便、可控和穩(wěn)定性高的現(xiàn)場供氫。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種產(chǎn)氫組合物，由金屬粉體、活化劑和添加劑混合得到，所述的金屬粉體為鋁粉、鎂粉或鋅粉中的一種或兩種以上的混合物；所述活化劑為氯化鈉、氯化鉀或氟化鈉中的一種或兩種以上的混合物；所述的添加劑為氫氧化鈣、氫氧化鋇或氯化鈣中的一種或一種以上的混合物。

作為上述產(chǎn)氫組合物進一步優(yōu)化的技術(shù)方案，所述金屬粉體占組合物的重量比為50-90%；所述活化劑占組合物的重量比為0.1-20%；所述添加劑占組合物的重量比為0.1-30%。

作為上述產(chǎn)氫組合物進一步優(yōu)化的技術(shù)方案，將所述金屬粉體、活化劑和添加劑通過球磨混合均勻得所述產(chǎn)氫組合物。

上述產(chǎn)氫組合物的制氫方法，將所述產(chǎn)氫組合物加入水中，即能穩(wěn)定地產(chǎn)生氫氣。