[發明專利]一種基于聚合物復合改性的鋁水解制氫方法

有效

• 申請號: 201910161712.4
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109734050B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張海寧;劉恒
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 蘇敏;李欣榮

本發明公開了一種基于聚合物復合鋁的制氫方法，它以聚合物復合鋁和水為主要原料，反應制得氫氣；其中聚合物復合鋁由鋁粉和改性聚合物復合而成。本發明首次提出結合聚合物改性和堿改性手段，有效改善現有鋁水制氫工藝中鋁易被氧化，從而阻礙鋁與水的持續反應等問題，有效保證制氫效率；并可顯著降低鋁粉制氫工藝中鋁粉對堿性條件的要求，涉及的反應條件溫和，可有效改善現有強堿性條件對反應容器的腐蝕問題，為制氫技術的高效應用和推廣提供一條全新思路。

技術領域

本發明屬于氫氣制備技術領域，具體涉及一種基于聚合物復合改性的鋁水解制氫方法。

背景技術

面對日益嚴重的環境污染和氣候變暖以及化石能源面臨枯竭等環境能源問題，世界各國都在發展新能源產業，其中氫氣被認為是本世紀最有希望的能源之一。美、日等國都寄希望于大力開辟氫能生產市場，其潛在市場規模非常大。其中不可忽視的是民用產品氫燃料電池，以驅動電視、微波爐、空調、汽車等家用電器。

我國也極為重視氫能的開發與研究，20世紀60年代我國就開始對氫能進行研究，并取得了相當的成就。2002年，中國科學院正式啟動科技創新戰略行動計劃重大項目—大功率質子交換膜燃料電池發動機及氫源技術。2004年，西安交通大學“長江學者”特聘教授郭烈錦任首席科學家并主持了“利用太陽能規模制氫的基礎研究”973項目。目前我國氫氣產量超過800萬噸/年，其產氫量僅次于美國。

目前，氫氣制備方法主要包括：使用化學方法對化合物進行重整、分解、光解或水解等方式制氫，NaBH₄水解制氫，電解水制氫，生物制氫，金屬置換制氫等。其中，由于鋁的原料來源廣、價格低、質量輕、可回收且產氫量高等優點，鋁水反應制氫已成為近十幾年來備受關注的研究熱點。然而，鋁易被氧化并在表面形成一層致密的氧化膜，阻礙鋁與水的持續反應，因此首先需要消除這層氧化膜在鋁水反應制氫過程中的影響。目前這類問題的解決方法主要包括鋁粉合金化和在酸性或堿性環境中水解兩個方面；如專利CN106011554A公開了一種Al-Ga-In-Bi₂O₃-SnCl₂鋁合金水解制氫的方法；專利CN105819399A通過在NaOH、Na₂CO₃溶液等堿性環境下破除表面氧化膜。但上述鋁合金化手段涉及的合成工藝復雜、價格昂貴；而酸性或堿性水解環境通過需要強酸或強堿性條件，對反應容器等腐蝕性強，不利于推廣應用。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種基于聚合物復合鋁的制氫方法，涉及的反應條件溫和、操作簡單，并可有效保證制氫效率，為安全高效制氫技術提供一條全新思路。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于聚合物復合改性的鋁水解制氫方法，它以聚合物復合鋁和水為主要原料，反應制得氫氣；其中聚合物復合鋁由鋁粉和改性聚合物復合而成。

上述方案中，所述改性聚合物由聚季銨鹽類聚合物經堿化處理而成。

上述方案中，所述聚季銨鹽類聚合物可選用聚二烯二甲基氯化銨等。

上述方案中，所述堿化處理步驟為將聚季銨鹽類聚合物溶液與堿源混合，攪拌、烘干得到；其中聚季銨鹽類聚合物與堿源的質量比為2-8:1。

上述方案中，所述聚季銨鹽類聚合物溶液的濃度為20-35wt％。

上述方案中，所述堿源可選用氫氧化鈉或氫氧化鉀等。

上述方案中，所述鋁粉和改性聚合物的質量比為1:(2-10)。

優選的，所述鋁粉和改性聚合物的質量比為1:(4-8)

上述方案中，所述鋁粉粒徑為10-50μm。

上述方案中，所述基于聚合物復合改性的鋁水解制氫方法具體包括如下步驟：