[發(fā)明專利]一種利用水蒸汽的硼氫化物水解制氫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910985854.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110713170B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉藝培;侯向理;葉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江高成綠能科技有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 趙衛(wèi)康

本發(fā)明公開了一種利用水蒸汽的硼氫化物水解制氫方法，將硼氫化物、催化劑以及膨松劑粉末混合均勻，再將水或者含水物質(zhì)加熱，產(chǎn)生的水蒸汽通入固體混合物進(jìn)行水解制氫。該方法利用水蒸汽供水，大大提高了儲氫密度，增大了反應(yīng)接觸面積，提高了硼氫化物利用率；且可以通過調(diào)節(jié)水蒸汽的溫度和供應(yīng)量控制反應(yīng)速率。通過向產(chǎn)氫物料中添加膨松劑，提高水蒸汽的滲透能力，使水蒸汽與固體混合物快速充分接觸，并避免了副產(chǎn)物偏硼酸鹽結(jié)晶導(dǎo)致的結(jié)塊現(xiàn)象，有效提高了硼氫化物的反應(yīng)效率。將水或者含水物質(zhì)與固體混合物分開放置，便于儲存和運(yùn)輸，便于產(chǎn)氫速率的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制氫技術(shù)，具體為一種利用水蒸汽的硼氫化物水解制氫方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化石能源被大量消耗，造成不可再生能源的短缺以及嚴(yán)重的環(huán)境污染。氫能可謂未來的理想能源，可以向燃料電池提供燃料，氫氣能量密度高、產(chǎn)物無污染，有效解決現(xiàn)行化石燃料帶來的問題。氫氣的制備方法有很多，例如催化重整制氫、生物制氫、光催化水解制氫、電解水制氫、硼氫化物水解制氫等等。其中硼氫化物水解制氫是目前研究最為廣泛的一種，并且已能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模制氫。硼氫化物水解制備得到的氫氣純度高，且產(chǎn)氫速率可控，可以解決氫氣的儲存、運(yùn)輸?shù)葘?shí)際問題，為氫能的利用提供了方便、安全的解決方案。

現(xiàn)有的硼氫化物水解制氫方案，大多將硼氫化物配制成堿性溶液，再與催化劑反應(yīng)制備氫氣。如CN 108238586 A公開了一種硼氫化鈉制氫方法，將硼氫化鈉配制成堿溶液，同時配制無機(jī)酸溶液，通過兩個供液管道依次將硼氫化鈉堿溶液與酸性溶液加入氫氣反應(yīng)器，調(diào)節(jié)進(jìn)液量實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫速度的控制。該方法分別將硼氫化鈉和無機(jī)酸配制成溶液，而后通向反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)制氫，使得整個系統(tǒng)冗雜；雙溶液的形式使得溫度難以快速提升，啟動速度緩慢；水量的增多降低了整個系統(tǒng)的儲氫密度。

為提高儲氫密度，現(xiàn)有工藝采用原料全部為固體的技術(shù)制氫，即將硼氫化物固體或者其它產(chǎn)氫固體與含水的固體物質(zhì)混合，加熱制氫。如CN 104649225 A公開了一種便攜式全固體制氫材料及其制備方法與應(yīng)用，該專利提出將與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)和含水固體物質(zhì)充分混合，加熱至含水物質(zhì)的失水溫度即可制氫。該專利所述制氫方法存在以下缺點(diǎn)：①一些含水化合物的失水溫度較低，加熱至40℃即失去結(jié)晶水，此類固體混合后還需提供低溫環(huán)境予以儲存，否則可能隨時產(chǎn)生氫氣發(fā)生危險，同時也有一些化合物失水溫度很高，需要加熱到幾百度才開始失水，此類固體混合物儲運(yùn)方便安全，但是反應(yīng)過程耗能增大。②由于所有原料都混合在一起，反應(yīng)過程的速率和啟停控制困難，往往存在滯后性。③為使固體混合物充分反應(yīng)，必須將其混合均勻并且加熱時要盡量使其受熱均勻，減少混合物內(nèi)外溫度差異，否則易發(fā)生局部結(jié)塊現(xiàn)象，加上結(jié)晶水滲透能力有限，嚴(yán)重影響反應(yīng)效率和產(chǎn)氫量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種利用水蒸汽的硼氫化物水解制氫的方法，通過將水蒸汽通入硼氫化物、催化劑和膨松劑的固體混合物進(jìn)行水解制氫，該方法儲氫密度高，原料儲存和運(yùn)輸方便，反應(yīng)速率可控，硼氫化物利用率高，不易結(jié)塊，反應(yīng)效率高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種利用水蒸汽的硼氫化物水解制氫方法，包括以下步驟：

S1：稱取硼氫化物、催化劑以及膨松劑粉末，混合均勻；

S2：稱取水或者含水物質(zhì)，備用；

S3：將混合粉末及水/含水物質(zhì)分開放置于反應(yīng)容器；

S4：加熱水/含水物質(zhì)端，產(chǎn)生的水蒸汽通入混合粉末端，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣。

優(yōu)選的，稱取的硼氫化物、催化劑、膨松劑和水或者含水物質(zhì)的質(zhì)量比為1：（0.5~1）：（0.3~0.5）：（1~3）。

優(yōu)選的，所述膨松劑為活性炭、蛭石、分子篩、泡沫粒子中的一種或多種。