[發明專利]產生氫氣的方法

無效

• 申請號: 201380033031.0
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN104379500A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: R·庫明斯;M·B·克拉克;D·米勒;J·山本
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯公司;陶氏環球技術有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡嘉倩

本發明涉及從含硼氫化物的制劑產生氫氣的方法。這種方法適用于在燃料電池中產生氫。

已知含硼氫化物的組合物可用作氫燃料電池的氫源，通常以水溶液形式存在。在加入有機酸水溶液時產生氫的固體硼氫化物燃料組合物傾向于在氫產生過程中發泡，這會限制用于燃料電池的氫產生藥筒(cartridge)的小型化。已經描述了適合于控制氫產生過程中的發泡現象的含硼氫化物的固體組合物。例如，美國公開第2010/0143240號揭示了一種包含硼氫化鈉、堿和催化劑的組合物，該組合物與水性組分組合時會產生氫。但是，這個參考文獻沒有描述本申請中要求保護的改進型制劑。

本發明要解決的問題是尋找一種從含硼氫化物的制劑產生氫氣的方法，該方法能在發泡現象減少的情況下產生氫。

發明概述

本發明提供了一種用于產生氫的方法，該方法包括將一種液體加入一種固體組合物中，該液體包含水和至少一種有機酸，該固體組合物包含至少一種堿金屬硼氫化物和至少一種選自下組的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。

發明詳述

除非另外指明，否則，百分比都是重量百分比(重量％)，并且溫度都是℃。“酸”是pK_a不超過6的化合物。“有機酸”是含碳、優選不含硫的酸。“堿”是pK_a至少為8的化合物，其在50℃為固體。在本文中，pK_a值是指標準表格中的pK_a值，通常在20-25℃測量。“活性炭”是碳的一種形式，其經加工具有超過500平方米/克的表面積以及經部分氧化的表面，該表面積值通常通過氮氣吸附法(BET)測定。活性炭通常具有不超過94％、經常不超過93％的總碳含量。活性炭通常具有至少4％、經常至少為4.5％的總氧含量。活性炭是從含碳材料生產的，例如堅果殼、泥炭、木材、椰子殼纖維、褐煤、煤(通常是煙煤)和石油瀝青。活性炭可通過物理或化學處理生產。物理處理需要以下工藝的組合：碳化，碳在600-900℃范圍的溫度下在缺氧條件下熱解，以及經碳化的碳在超過250℃的溫度下接觸氧化性氣氛(二氧化碳、氧、或水蒸氣)。在碳化之前，化學活化需要用某些化學劑浸漬原料，所述化學劑為：酸、強堿、或鹽(例如磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化鈣、和氯化鋅25％)，然后在較低溫度(450-900℃)下碳化。“炭黑”是一種通過重石油產品的不完全燃燒產生的材料，這些重石油產品是例如FCC焦油、煤焦油、乙烯裂化焦油、并且在一些情況下是植物油。炭黑通常具有比活性炭更高的碳含量，例如炭黑的碳含量至少為93％，經常至少為94％。

優選固體組合物中堿金屬硼氫化物的總量至少為60％、優選至少為65％、優選至少為70％、優選至少為75％；優選不超過90％、優選不超過88％、優選不超過86％、優選不超過84％、優選不超過82％、優選不超過80％。優選堿金屬硼氫化物包括硼氫化鈉(SBH)或硼氫化鉀(KBH)或其混合物，優選是硼氫化鈉。優選固體組合物還包含至少一種能催化硼氫化物水解的物質，即，第8、9和10族中的過渡金屬鹽；例如Co、Ru、Ni、Fe、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、或其混合物；以及Co和/或Ni的硼化物。優選過渡金屬鹽能在20℃溶解于水中，其溶解量至少為1克/100克水，或者至少為2克/100克水，或者至少為5克/100克水，或者至少為10克/100克水，或者至少為20克/100克水。特別優選的催化劑是鈷(II)和釕(III)，優選是它們的氯化物。優選過渡金屬都不以零價金屬的形式存在。在固體組合物中，優選催化劑的總量不超過15％、優選不超過13％、優選不超過12％、優選不超過11％、優選不超過10％；優選至少為0.5％、優選至少為1％、優選至少為1.5％、優選至少為2％、優選至少為4％。