[發明專利]產氫燃料棒、其制備方法及基于產氫燃料棒的氫氣發生器

有效

• 申請號: 201811149740.6
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109231166B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張兄文;何麗美;柴丹;張強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;H01M8/0606
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種產氫燃料棒、其制備方法及基于產氫燃料棒的氫氣發生器，所述的產氫燃料棒由固體堿性金屬硼氫化物、催化劑及親水性多孔介質材料制備而成，所述的氫氣發生器包括外殼、頂蓋、底蓋、氣液分離器、液體導流板以及產氫燃料棒；該燃料棒及氫氣反生器避免使用堿性金屬硼氫化物溶液帶來的問題，同時方便攜帶及更換，能量密度高。

技術領域

本發明屬于儲氫及制氫技術領域，涉及一種產氫燃料棒、其制備方法及基于產氫燃料棒的氫氣發生器。

背景技術

制氫和儲氫是燃料電池應用的關鍵技術，目前燃料電池發電系統一般采用壓縮儲氫或物理吸附儲氫，一方面，上述兩種方法均沒有解決氫氣來源問題，即制氫；其次，以上儲氫方法目前的技術水平達到的質量儲氫密度有限，均遠遠低于10w％。堿性金屬硼氫化物是一種安全、環保的含氫化合物，其理論質量儲氫密度高，如硼氫化鈉的質量儲氫密度達到10.8w％，具有很大的應用前景。

傳統的堿性金屬硼氫化物氫氣釋放一般是通過催化劑水解制氫技術，即將金屬硼氫化物配置成一定比例的水溶液，將水溶液流過催化劑，在催化劑的作用下，堿性金屬硼氫化物發生水解反應，生產氫氣。該方法有很多缺點，首先，堿性金屬硼氫化物水溶液儲存需要在強堿性環境，否則堿性金屬硼氫化物會快速水解，強堿溶液攜帶易泄露，存在安全隱患；其次，堿性金屬硼氫化物溶液的濃度不能太高，故而其體系能量密度比較低，譬如常溫下硼氫化鈉的水溶液一般不能超過15％，因為硼氫化鈉水解后生成偏硼酸鈉，偏硼酸鈉結晶水合物粘性高，粘稠流體很容易堵塞催化劑表面，造成催化劑催化效果下降，使得硼氫化鈉不能完全反應；第三，隨著制氫反應進行，催化劑性能逐漸下降并最終失效；第四，堿性金屬硼氫化物水溶液本身有泄漏風險，所需存儲空間較大且存在一定安全隱患。因此目前亟需一種新的高效制氫儲氫技術助推氫能及其燃料電池發電系統的應用和推廣。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種產氫燃料棒、其制備方法及基于產氫燃料棒的氫氣發生器，該燃料棒及氫氣反生器避免使用堿性金屬硼氫化物溶液帶來的問題，同時方便攜帶及更換，能量密度高。

為達到上述目的，本發明所述的產氫燃料棒由固體堿性金屬硼氫化物、催化劑及親水性多孔介質材料制備而成。

所述固體堿性金屬硼氫化物為LiBH₄、NaBH₄、KBH₄、Ca(BH₄)₂或Mg(BH₄)₂。

所述催化劑為鈷基催化劑、銠基催化劑、鎳基催化劑或酸。

所述催化劑為Co-B粉體、Ni-Co催化劑、Ru/Ni泡沫催化劑、CoCl₂催化劑、蘋果酸或檸檬酸。

所述親水性多孔介質材料為淀粉系高吸水性材料、纖維素系高吸水性材料、天然產物系或人工合成系，其中，淀粉系高吸水性材料為淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支鏈淀粉酶制水凝膠、甲醛改性淀粉接枝丙稀腈共聚物、環氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物及縮水甘油醚交聯淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一種或幾種按任意比例的混合物；

纖維素系高吸水性材料為天然纖維棉、天然纖維麻、天然纖維絲、天然纖維毛、羥乙基纖維素高吸水性材料、羧甲基纖維素高吸水性材料、纖維素黃原酸鹽高吸水性材料、纖維素接枝共聚高吸水性材料、纖維素接枝丙烯腈高吸水性材料及纖維素接枝丙烯酸高吸水性材料中的一種或幾種按任意比例混合的混合物；

天然產物系為硅藻土；

人工合成系為聚丙烯腈纖維或聚酰胺纖維。

本發明所述的產氫燃料棒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：