[發明專利]具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011121322.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112296330B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 王輝虎;蘇明
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B22F1/12
• 分類號: B22F1/12;B22F9/04;C01B3/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供了一種具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料及其制備方法，能夠實現在?20℃低溫條件下23wt％NaCl水溶液中實時、高效制氫，產氫轉化效率達84.5％，遠高于現有產氫鋁合金在低溫下的轉化效率，無反應遲滯時間，為鋁水制氫在高原地區和寒冷地區的應用帶來了機遇。本發明提供的具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料的制備方法，其特征在于：其原料各組分的質量分數為：70～95wt.％Al，1～3wt.％Ga，1～3wt.％In，2～5wt％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g?C₃N₄，0.5～15wt％LiH，將原料進行球磨得到具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料。

技術領域

本發明屬于金屬水解制氫領域，具體涉及具有低溫活性的實時制氫鋁基復合 材料及其制備方法。

技術背景

近年來，隨著化石能源的日益枯竭和環境污染，世界各國迫切需要綠色能源 來代替對環境污染嚴重的傳統化石燃料。氫氣是理想的綠色可持續能源，單位質 量的氫氣能量密度約是天然氣的2.8倍、煤的5倍，還具有來源廣泛、高轉化效 率和清潔性的優點，反應產物僅有水。目前氫能產業的兩個主要問題在于制氫和 氫氣儲運上。工業上主要制氫方法是利用煤、石油和天然氣等化石能源裂解制取 的，然而這種方法不僅消耗化石燃料，同樣也會對環境造成一定的污染。另外， 焦爐氣或工業馳放氣的制氫成本較低，但受到地點、規模、運輸半徑等的限制。 氫氣的運輸方式包括氫氣專用管道、壓縮氫氣、液化氫氣、液體有機物氫載體、 金屬合金儲氫等方式。氫氣的密度極小，壓縮氫氣的體積能量密度并不高，使得 采用壓縮氫氣的方法儲運效率低，這意味著高昂的成本。氫氣的液化溫度為 -253℃，長距離運輸液氫需要解決液氫不斷氣化、壓力升高的問題，這同時也有 巨大的安全隱患。氫能真正的安全使用是實時制備和使用，減少中間的儲運環節。

利用金屬水解制氫是當前實時制氫研究的一個熱點，其中主要包括堿金屬、 鎂基和鋁基復合材料等。金屬鋁性質活潑且是地殼中含量最多的金屬元素，密度 小，比能量高，與水反應生成氫氣具有很大的熱力學趨勢，但是金屬鋁表面易形 成致密的氧化膜，阻礙反應進行。同時，當溫度降低時，鋁水反應一般存在反應 遲滯時間，產氫轉化效率降低。另外，由于水的凝固點為0℃，當溫度低于0℃ 時，如何實現即時高效鋁水反應制氫是亟待解決的實際問題，對于該技術在高原 地區和寒冷地區的應用具有重要意義。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種具有低溫活性的實 時制氫鋁基復合材料及其制備方法，能夠實現在-20℃低溫條件下23wt％NaCl水 溶液中實時、高效制氫。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

方法

本發明提供一種具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料的制備方法，其特征 在于：其原料各組分的質量分數為：70～95wt.％Al，1～3wt.％Ga，1～3wt.％In， 2～5wt％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g-C₃N₄，0.5～15wt％LiH，將原料進行球 磨得到具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料。

優選地，本發明提供的具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料及其制備方法 還可以具有以下特征：原料中各組分含量為：75～92wt.％Al，1～3wt.％Ga， 1～3wt.％In，3～5wt.％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g-C₃N₄，0.5～3wt％LiH，這 一配比效果更優。

優選地，本發明提供的具有低溫活性的實時制氫鋁基復合材料及其制備方法 還可以具有以下特征：原料中各組分含量為：78wt.％Al，1.5wt.％Ga，1.5wt.％In， 4wt.％Sn，9wt.％NaCl，4.5wt.％g-C₃N₄，1.5wt.％LiH，這一配比效果最佳。