[發明專利]儲氫材料

在審

• 申請號: 202080038567.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN113874319A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: Y-S·曾;S·L·I·陳
• 申請（專利權）人: 新南創新私人有限公司
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;C01B3/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M8/0234;C07D251/56
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 王思琪;王建秀

本發明涉及儲氫。具體地，本發明涉及一種制備含孔氮化碳管的方法，所述方法包含：通過使與水接觸的三聚氰胺經受約100℃至約300℃的溫度，對三聚氰胺進行水熱處理；以及在密封容器中在約500℃至約600℃的溫度下煅燒經水熱處理的三聚氰胺。還描述了通過所述方法制備的含孔氮化碳管以及所述氮化碳管在吸收和解吸氫氣及作為一種儲氫材料的用途。

技術領域

本發明涉及儲氫。具體地，本發明涉及一種固態儲氫材料和制備該固態儲氫材料的方法。

背景技術

由于許多原因，氫氣是一種有吸引力的能量載體(即燃料源)。例如，氫氣具有很高的重量能量密度，并且可用于如燃燒的過程或如燃料電池的設備中，以分別提供動力或電力，而不形成二氧化碳。

然而，許多人認為氫氣的儲存是實現氫氣經濟的瓶頸。目前，氫氣通常儲存在高壓罐(例如，～700巴)中，用于可運輸的燃料電池(例如電動汽車中的燃料電池)。足夠堅固以承受如此高壓的罐通常很重，這抵消了氫氣的高重量能量密度。高壓也引發了安全問題。這些限制在加油站中被放大，加油站通常在更高的壓力下存儲更大量的氫氣。

固態儲氫系統已經用于解決其中一些限制。然而，固態儲氫系統仍然存在一些限制。例如，基于鋰和鎂的合金具有很高的儲氫能力，但是釋放氫氣的溫度太高而無法用于車載系統(例如用于可運輸的燃料電池)。AB₅型合金具有中等的儲氫性能，易于初始活化、平臺壓力低、環境工作溫度低，但是氫容量通常太低(～1.4wt％)而無法用于可運輸的燃料電池。化學氫化物系統具有非常高的重量氫容量，但是有效的再氫化方法仍然具有挑戰性。金屬有機骨架通常需要非常低的氫化溫度和/或表現出緩慢的脫氫速率。

需要適合用作固態儲氫材料的替代材料。還需要適合用作可運輸固態儲氫材料的材料。

發明內容

在第一方面，本發明提供了一種制備含孔氮化碳管的方法，該方法包含：

(a)通過使與水接觸的三聚氰胺經受約100℃至約300℃的溫度，對三聚氰胺進行水熱處理；以及

(b)在密封容器中在約500℃至約600℃的溫度下煅燒經水熱處理的三聚氰胺。

有利地，通過本發明的方法制備的含孔氮化碳(CN)管可以具有儲氫所需的性能。例如，在至少一些實施例中，通過該方法制備的含孔氮化碳管是多孔的和/或具有很大的表面積。此外，三聚氰胺通常容易獲得且價格便宜。此外，本發明的方法不需要目前通常用于制備氮化碳材料的外來的和/或昂貴的催化劑。

在一些實施例中，經水熱處理的三聚氰胺在煅燒步驟(步驟(b))的至少一部分與填充劑接觸。在一些實施例中，填充劑是陶瓷Al₂O₃顆粒(例如陶瓷Al₂O₃球)。

在一些實施例中，步驟(a)中的溫度為約180℃至約220℃。

在一些實施例中，步驟(b)中的溫度為約540℃至約580℃。

在一些實施例中，氮化碳管的孔具有約1nm至約15nm，尤其是約5nm至約7nm的直徑。

在一些實施例中，管具有約0.5μm至約20μm的直徑。在一些實施例中，管具有約15μm至約150μm的長度。

在第二方面，本發明提供了一種通過根據第一方面的方法獲得的含孔氮化碳管。