储氢材料制造技术

一种储氢材料，其包含氨硼烷和聚氧化乙烯，其中所述聚氧化乙烯具有大于或等于1MDa并且小于或等于9MDa的重均分子量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】储氢材料 本专利技术涉及储氢材料、从所述储氢材料释放氢的方法、制造所述储氢材料的方法、 以及聚氧化乙烯在所述储氢材料中用于当从氨硼烷释放氢时减少所述储氢材料的起泡和/ 或膨胀的用途。 由于氢的重量能量密度高，以及利用在使用时温室气体排放为零的燃料电池对电 能的有效转化，因此将氢作为燃料用于便携式应用中保有许多优点。对于采用氢作为燃料 而言，主要的障碍在于仍旧难以储存，其中高压气体储存仅实现燃料系统的5重量％的氢 容量。对于储存问题的潜在解决方案是使用固态化学氢化物。一般而言这些材料可含有10 重量％以上的氢，所述氢在材料加热时释放。然而，对于这些材料中的许多而言，氢释放是 不可逆的。因此，为了可以控制氢释放，其必须被划分成份以便在任何一次时仅发生部分氢 释放。这可通过诸如以下方式实现： 1.在一段适当的时间内将作为颗粒或珠的材料分批移动至热室中，气体在该热室 释放，并且"空"颗粒移至废物容器； 2.保持材料的各部分静止，但被隔热材料分开。每个部分使用单个的加热元件各 自释放其氢。 -种潜在的储氢材料为氨硼烷（NH3BH3)，其含有大约12. 5重量％的氢，所述氢可 在加热至150°C后释放。对于将氨硼烷作为固态氢储存化合物而言，主要的障碍在于其熔点 与氢在约100°C时的首次释放一致。这导致氨硼烷起泡，破坏了其结构完整性。因此，加热 固态的氨硼烷，例如在没有合适的泡沫抑制试剂或添加剂时于约l〇〇°C~250°C进行加热， 使得氨硼烷随着其释放氢而经历显著的体积变化。如果材料中存在液态氨硼烷，则这生成 蜡状泡沫，其还可使得材料膨胀，并且有时体积增加超过200 %或超过500 %。 此外，在较低的氢释放温度，纯氨硼烷表现出在氢释放前的酝酿时间。例如，在 85°C时，纯氨硼烷可能需时90分钟来开始释放显著量的氢气。 因此，由于以下问题中的一项或多项，在储氢材料中使用氨硼烷可能存在问题： (1)氢释放需要相对高的反应温度；（2)氢释放速率慢；（3)膨胀和/或（4)起泡。 CN102030313大概描述了一种包含氨硼烷和有机物的化合物，所述有机物为邻苯 二甲酸酐、聚氧化乙烯、右旋葡萄糖、甘露醇或六乙酸酯。此文献未提及所用的聚氧化乙烯 的分子量。而且，CN102030313没有公开使用聚氧化乙烯来减少储氢材料热解时的起泡和/ 或膨胀。 本专利技术的一个目的是克服或解决现有技术储氢材料的问题，或是为其至少提供一 种可商用的替代物。替代性和/或另外的目的是提供一种储氢材料，其与已知储氢材料相 比制备更廉价和/或更有效。替代性和/或另外的目的是提供如下储氢材料，该储氢材料 在氢释放之前于低温（例如在低于85°c的温度）展现了较短的酝酿时间。替代性和/或另 外的目的是提供其中在加热后起泡和/或膨胀得到减少的储氢材料。 在第一方面中，提供了一种储氢材料，其包含氨硼烷和聚氧化乙烯，其中所述聚氧 化乙烯具有大于或等于IMDa并且小于或等于9MDa的重均分子量。所述储氢材料可由氨硼 烷和聚氧化乙烯组成。 现将进一步描述本专利技术。以下段落中，将更详细地限定本专利技术的不同方面。除非明 确另外指明，否则所限定的各个方面可以与其他任一方面或多个方面结合。特别是，被指定 为优选或有利的任何特征均可以与被指定为优选或有利的其他任一特征或多个特征结合。 在另一方面中，提供了释放储存在本文所述的储氢材料内的氢的方法，所述方法 包括加热所述材料以便从氨硼烷中释放氢。 在另一方面中，提供了制造本文所述的储氢材料的方法，所述方法包括：将氨硼烷 和聚氧化乙烯溶解在溶剂中以形成溶液；并将所述溶液固化和/或移除溶剂以形成所述储 氢材料。 在另一方面中，提供了聚氧化乙烯在包含氨硼烷的储氢材料中的用途，其用于当 从氨硼烷释放氢时，减少所述储氢材料的起泡和/或膨胀。 本专利技术人出乎意料地发现，通过提供包含氨硼烷和聚氧化乙烯的材料产生了一种 材料，该材料的结构完整性在氢释放期间或之后可被基本保持、和/或使起泡在氢释放期 间或之后减少、和/或使膨胀在氢释放期间或之后减少、和/或其中材料的酝酿时间可减 小、优选地减小到零。 术语"起泡"是指如下机制和/或过程：其中，储氢材料中存在的气体随着气体释 放而在所述储氢材料中生成气泡。术语"泡沫"是指由于液体介质内形成气泡而在材料上 形成的多泡的材料。 术语"膨胀"是指在固体或粘性液体内俘获气体时发生的体积变化，其使得材料的 尺寸扩张或改变，或者超出其初始足迹或边界。扩张或尺寸改变的程度通常由引入材料的 气体和从材料释放的气体的速率和量共同决定。 在本专利技术的一个实施方式中，储氢材料包含氨硼烷和聚氧化乙烯的混合物、优选 其紧密混合物、或均质混合物。 然而，储氢材料优选地由固化的溶液（solidified solution)形成，所述溶液包含 分散在其中、更优选溶解或基本溶解在其中的氨硼烷和聚氧化乙烯。 又更优选地，储氢材料为固体溶液（solid solution)的形式。如本文所用的术语 固体溶液包括固体材料，其通过以下方式形成：将氨硼烷和聚氧化乙烯溶解在溶剂中，然后 移除所述溶剂，从而形成固体。 优选地，储氢材料具有包含氨硼烷和聚氧化乙烯的单相。本专利技术人制备了各种包 含氨硼烷（AB)和聚氧化乙烯（PEO)的储氢材料，并用差示扫描量热法制备了 AB-PEO相图 (试验的细节在下面提供）。有利地，本专利技术人发现，针对基于材料总重量包含至多70重 量％的聚氧化乙烯和优选25重量％至70重量％的氨硼烷（或者由其组成）的材料，仅观察 到单个熔化曲线（利用适当的加热方案），其表明在此范围内，仅存在单相。而且，有利地， 当加热材料以便从氨硼烷中释放氢时，没有或基本上没有观察到起泡和/或膨胀。而且，有 利地，在低于氨硼烷熔点（l〇〇°C)的温度的酝酿时期与仅用氨硼烷时相比减少。 储氢材料可包含基于材料总重量为95重量％以下、90重量％以下、85重量％以 下、80重量％以下、75重量％以下的氨硼烷。优选地，储氢材料包含基于材料总重量为70重 量％以下或小于70重量％的氨硼烷。储氢材料可包含基于材料总重量为65重量％以下、 60重量％以下、50重量％以下的氨硼烷。本专利技术人发现，虽然材料中氢的存在量随氨硼烷 增加而增加，但如果其存在量基于材料总重量为大于70重量％时，则更有可能起泡和/或 膨胀。有利地，针对基于材料总重量包含70重量％以下的氨硼烷的材料，观察到的起泡和 /或膨胀减少或没有。 优选地，储氢材料包含基于材料总重量为20重量％以上的氨硼烷。更优选地，储 氢材料包含基于材料总重量为25重量％以上、30重量％以上、35重量％以上、40重量％以 上、50重量％以上的氨硼烷。优选地，将氨硼烷的重量百分比保持在超出材料总重量的20 重量％，以便材料中的氢重量百分比合理地高。有利地是，使氢重量尽可能的高，以便确保 材料为每单位重量材料尽可能有效率的储氢材料。然后，需要将上述要求与聚氧化乙烯对 于氢释放时的氨硼烷性质的作用相关的优点进行平衡。 更优选地，所述材料包含基于材料总重量为25重量％~70重量％、或30重 量％~65重量％或35重量％~60重量％的氨硼烧。这些范围在所述材料具有单固体相 时是特别优选的。 优选地，储氢材料包含基于材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储氢材料，其包含氨硼烷和聚氧化乙烯，其中所述聚氧化乙烯具有大于或等于1MDa并且小于或等于9MDa的重均分子量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·本宁顿，A·洛弗尔，T·海登，A·普罗斯扎斯基，J·库克，Z·库尔班，
申请(专利权)人：赛勒收购有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB