[發(fā)明專利]一種固體水解制氫用復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010119602.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111137857A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝鐳;時雨;鄭捷;李星國
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇集萃分子工程研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06
• 代理公司: 蘇州瞪羚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32438
• 代理人: 張宇

本發(fā)明屬于儲氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體水解制氫用復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料為硼氫化鈉與催化劑的混合物，所述硼氫化鈉與催化劑的質(zhì)量比1：0.05～0.30，其中，所述催化劑的主要成分為過渡金屬鹽。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：（1）材料復(fù)合工藝簡單，易于操作和放大，很容易應(yīng)用；（2）本發(fā)明所制得的水解制氫復(fù)合材料，攜帶方便，制氫操作簡單可控，加入的水可以是去離子水，也可以含有無機鹽，如河水、湖水、海水等。水的加入流速根據(jù)所需氫氣的流量要求而調(diào)節(jié)。放氫速度可調(diào)節(jié)、平穩(wěn)。使用時無高壓氫氣，安全便捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體水解制氫用復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，由可再生能源代替化石能源的能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。氫能源作為一種清潔可再生的二次能源，被認為是能源轉(zhuǎn)型中的核心支柱。然而，足夠高效安全的儲氫方式的缺乏限制著氫能源的發(fā)展。

為滿足便攜式燃料電池的應(yīng)用需求，相應(yīng)的原位供氫技術(shù)要求原料有較高的產(chǎn)氫容量，同時供氫需要方便快速。利用硼氫化鈉（NaBH₄）的水解反應(yīng)可以方便快速的制備出氫氣：NaBH₄+4H₂O→NaBO₂?2H₂O+4H₂，釋放的氫氣質(zhì)量為固體儲氫物的20.8%，且不含有害氣體雜質(zhì)，可直接供氫燃料電池使用，是非常理想的供氫材料。因此針對硼氫化鈉的水解反應(yīng)各界做了大量的研究。

硼氫化鈉水解供氫的問題是直接與水并不發(fā)生水解反應(yīng)，需要使用催化劑促進其水解反應(yīng)，常用的催化劑包括Ni，Co，Pd，Ru等過渡金屬及其化合物。例如中國專利CN104888853-A（公開日2015.09.09）利用負載在石墨烯片層上的Ru納米顆粒催化硼氫化鈉水解放氫；中國專利CN104056638-A（公開日2014.09.24）利用Ni，Ru等金屬泡沫催化其水解放氫。類似的專利和報道很多，其特征都是將硼氫化鈉配置成水溶液，同時加入穩(wěn)定劑NaOH，然后將催化劑負載在固定反應(yīng)器上，使硼氫化鈉水溶液接觸催化劑而放出氫氣。

上述利用硼氫化鈉水解供氫存在如下問題：一是攜帶不方便，需將硼氫化鈉制備成水溶液，在儲運過程中容易發(fā)生漏液，同時需要加入NaOH，對裝置要求較高；二是水解供氫速度不方便控制，放氫速度前高后低，達不到燃料電池使用的條件；三是使用不同的催化劑，除了金屬鹽催化劑外，還會額外添加酸、吸水劑等，增加水解制氫成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種固體水解制氫用復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明顛覆了先配置硼氫化鈉水溶液，再加入催化劑水解放氫的思路。本發(fā)明先將硼氫化鈉粉末與催化劑過渡金屬鹽（如氯化鈷）混合后，再將水加到上述復(fù)合材料，放出氫氣，其中通過控制加水的流量來控制生成氫氣的流量。

為達到上述目的，實現(xiàn)本發(fā)明一目的而采用的技術(shù)方案為：

一種固體水解制氫用復(fù)合材料，該復(fù)合材料由硼氫化鈉與催化劑混合制得，所述硼氫化鈉與催化劑的質(zhì)量比1：0.05～0.30，其中，所述催化劑的主要成分為過渡金屬鹽。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的過渡金屬鹽選自鈷的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽；鐵的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽；鎳的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽；錳的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的一種或多種。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的過渡金屬鹽是過渡金屬鹽的無水化合物，或過渡金屬鹽的含水化合物烘干脫水后的產(chǎn)物。

本發(fā)明復(fù)合材料在惰性氣氛下通過高速攪拌混合、研磨或球磨方法，將硼氫化鈉與催化劑充分混合后，即得到硼氫化鈉與催化劑的復(fù)合材料。