[發明專利]用于燃料電池的產氫組合物

在審

• 申請號: 201710256499.6
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107304040A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: S.J.埃克霍夫;D.奈特;H.黃;J.斯蒂米茨
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;H01M8/0606
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 趙蘇林,李炳愛

背景技術

材料氣相水解形成氫氣代表能夠實現比鋰聚合物電池的體積能量密度和重量能量密度多若干倍的體積能量密度和重量能量密度的燃料電池系統的商業上可行的策略。該技術的一個限制是燃料與水蒸氣的反應速度非常慢。為了實現高的體積能量密度，必須將燃料壓制成粒料形式；然而，一旦為粒料形式，燃料甚至更慢地反應并產生氫氣。緩慢的產氫可導致燃料電池的非常低的倍率性能，使得該技術對于依賴于較高功率的應用而言不足以成為商業上可行的。盡管可以增加產氫材料的表面積，或者可以增加產氫材料的量，但是這可能導致較高的成本、較低的能量密度并且可能使產品的尺寸增加至對于諸如智能手機的傳統消費類電子產品而言過大以致商業上不可行的程度。

氣相水解形成用于燃料電池系統的氫氣的另一個限制是來自于被水解的材料的不需要的產物的形成，例如水合的氫氧化物。當溫度和濕度條件在其中在反應期間形成水合的氫氧化物而不是所需的未水合的氫氧化物的范圍內時，形成水合的氫氧化物。當形成諸如水合的氫氧化物的副產物時，產氫材料可能承擔額外的質量，這降低了重量能量密度。諸如水合物的副產物的形成還導致顯著的體積膨脹，這降低了體積能量密度。此外，諸如水合物的形成的副產物的形成可能導致降低的產氫倍率性能，這是因為可用于產氫的水可能作為水合物或其他副產物而被結合。

發明內容

用于燃料電池的產氫組合物包含氫化物和路易斯酸。

在各個實施方案中，所述產氫組合物包含選自氫化鋁鋰(LiAlH₄)、氫化鈣(CaH₂)、氫化鋁鈉(NaAlH₄)、氫化鋁(AlH₃)及其組合的氫化物，其中所述氫化物為所述產氫組合物的約70wt%-約99.9wt%。所述產氫組合物還包含選自氯化鋁(AlCl₃)、氯化鎂(MgCl₂)、氯化鋯(IV)(ZrCl₄)及其組合的路易斯酸，其中所述路易斯酸為所述產氫組合物的約0.1wt%-約30wt%。

在各個實施方案中，所述產氫組合物包含選自氫化鋁鋰(LiAlH₄)、氫化鈣(CaH₂)、氫化鋁鈉(NaAlH₄)、氫化鋁(AlH₃)及其組合的氫化物，其中所述氫化物為所述產氫組合物的約60wt%-約90wt%。所述產氫組合物包含選自氯化鋁(AlCl₃)、氯化鎂(MgCl₂)、氯化鋯(IV)(ZrCl₄)及其組合的路易斯酸，其中所述路易斯酸為所述產氫組合物的約5wt%-約30wt%。所述產氫組合物還包含氧化鈦(IV)，其中所述氧化鈦(IV)為所述產氫組合物的約1wt%-約10wt%。

使用氫燃料電池的方法包括使產氫組合物與水蒸氣接觸以形成氫氣。所述產氫組合物包含氫化物和路易斯酸。所述方法還包括將氫氣供應至所述氫燃料電池的電極。

使用氫燃料電池的方法包括使產氫組合物與水蒸氣接觸以形成氫氣。所述產氫組合物包含選自氫化鋁鋰(LiAlH₄)、氫化鈣(CaH₂)、氫化鋁鈉(NaAlH₄)、氫化鋁(AlH₃)及其組合的氫化物，其中所述氫化物為所述產氫組合物的約70wt%-約99.9wt%。所述產氫組合物還包含選自氯化鋁(AlCl₃)、氯化鎂(MgCl₂)、氯化鋯(IV)(ZrCl₄)及其組合的路易斯酸，其中所述路易斯酸為所述產氫組合物的約0.1wt%-約30wt%。所述方法包括將氫氣供應至所述氫燃料電池的電極。在各個實施方案中，所述產氫組合物還包含氧化鈦(IV)，其中所述氧化鈦(IV)為所述產氫組合物的約1wt%-約10wt%。

燃料電池系統包括包含氫化物和路易斯酸的產氫組合物。所述系統還包括流體連接至所述產氫組合物的氫燃料電池。