制备用于燃料电池的氢气源的方法技术

本发明专利技术涉及制备用于燃料电池的氢气源的方法，具体涉及由硼氢化钠和醇钠在液态烃类中的浆液制备用于燃料电池的氢气源的方法，所述方法包括将所述浆液与０．９９－１．０１当量的ＮＲ↓［４］（Ｘ）以及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中Ｘ是卤离子、氢氧根、醇根、乙酸根或丙酸根；各Ｒ独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基。

【技术实现步骤摘要】

本法明一般涉及一种用来，该氢气源包 括来自硼氢化钠和醇钠在液态烃中的浆液的硼氢化铵或硼垸铵(ammoniumborane)。
技术介绍
人们已知由液态硼氢化钠(LSBH)或固态硼氢化钠产品制备硼氢化铵的方 法，但是其不足之处在于，它们使用纯化的硼氢化钠产品或非市售的反应混合 物作为原料。例如，美国专利第2,756,259号揭示了由包含硼氢化钠和醇钠的 "干"反应混合物制备硼氢化铵。本法明所解决的问题是提供一种更有效的用来制备用于燃料电池的氢气 源的方法，该方法使用常规硼氢化钠合成得到的反应混合物。
技术实现思路
本法明涉及一种用来由硼氢化钠和醇钠在液态烃中的浆液制备用于燃料 电池的氢气源的方法。所述方法包括将所述浆液与0.99-1.01当量的NR4(X)以 及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中X是卤离子、氢氧根、醇根 (alkoxide)、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、垸基、芳基或芳垸基。具体实施例方式除非另外具体说明，本文中所有的百分数都是重量百分数，温度单位都为。C。"芳垸基"是被芳基取代的烷基，其中芳基是例如苄基、苯乙基等。"烷基" 是包含1-20个碳原子的饱和烃基，其可以为直链、支链或环状的。在本专利技术 的一些实施方式中，烷基是直链或支链的，或者是直链的。在一些实施方式中，3烷基包含1-10个碳原子，或者包含1-6个碳原子，或者包含1-4个碳原子。"芳基"是源自芳烃化合物的取代基。芳基总共包含6-20个环原子，包含一个或多 个独立或稠合的环，可以被烷基或卤素基团取代。在本专利技术的一些实施方式中, 芳基是苯基或甲苯基。不希望被理论所限制，认为硼氢化钠与未取代的铵盐的反应可以制得硼 氢化铵，NH4BH4，在高于-40。C的温度下，所述硼氢化铵会部分或完全分解为 硼垸铵、NHyBH3和氢气。根据反应的温度以及产品保持的温度，产物可以包 含硼氢化铵、硼垸铵或其混合物。当使用取代的铵盐作为原料的时候，取代的 硼氢化铵产物是稳定的。NR4BH4或NR4(X)中的各个"R"基团独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基；即 可以是不同垸基、芳基或芳烷基的混合物，或者这些基团可以是相同的。在本 专利技术的一些实施方式中，各R独立地为氢、C,-C,o垸基、苯基、甲苯基或苄基; 或者为氢或CVC6烷基，或者为氢或C,-C4烷基。在本专利技术的一些实施方式中, 各个R是相同的基团，优选是相同的垸基。在本专利技术的一些实施方式中，各个 R是氢，即NR4是未取代的铵NH4。用于本专利技术的液态烃类是在25。C下为液体的任意的烃类。合适的烃类包 括烷烃，例如矿物油，和芳族化合物。矿物油是特别优选的。较佳的是，所述 起始的浆液中液态烃类的含量为0.01升/克NaBHU至10升/克NaBH4，或者为 0.2升/克NaBH4至1升/克NaBH4。在其中X为醇根的本专利技术的实施方式中，所述醇根是d-d2醇根，或者是 C,-Cs醇根，或者是Q-C4醇根。在优选的实施方式中，所述醇根是甲醇根、乙 醇根、异丙醇根或叔丁醇根。甲醇根是特别优选的。在本专利技术的一些实施方式 中，X是卤离子，氢氧根,C,-C4醇根，乙酸根或丙酸根；或者是氯离子、溴离子、 碘离子、氢氧根、甲醇根、乙醇根、乙酸根或丙酸根。在本专利技术的一些实施方式中，相对于浆液中硼氢化钠的量，铵盐NR4(X) 的用量为0.995-1.005当量，或者约为1当量。在本专利技术的一些实施方式中，所 述浆液中醇钠和硼氢化钠的摩尔比约为3:1，醇钠:硼氢化钠。下面列出了描述混合的烃/水介质中发生的反应的方程式，其中醇钠(相对 于NaBH4为3:1)表示为NaOR1:<formula>formula see original document page 5</formula>NR4BH4不溶于水性/烃反应介质，因此将会形成沉淀。NaX可能也是不溶 的，这取决于X的性质。当NaX为可溶性的时候，MBH4可通过过滤分离，滤 液包含烃类相以及水性醇/NaX相或醇/NaX相，这分别取决于加入的是水还是 甲醇。如果NaX是不溶性的，需要例如通过水洗进一步分离获得纯的NR4BH4。较佳的是，反应温度为-100。C至100°C。在一些实施方式中，甲醇是溶剂， 温度至少为-80。C，或者至少为-70。C,或者至少为-60。C;且不高于-40。C。认为 当各个R为氢的时候，形成硼氢化铵，可以在不高于-4(TC的温度下保持稳定。 如果需要的产物是硼氢化铵，必需保持这些低温。固态硼氢化铵将会从甲醇中 沉淀出来，可以通过低温过滤收集。在另外的实施方式中，其中硼氢化铵转化 为硼烷铵的反应不是不利的，此时反应温度为-10。C至100°C。在一些实施方 式中，反应温度至少为0°C,或者至少为10°C,或者至少为20°C;反应温度不 超过80。C,或者不高于70。C，或者不高于60。C。在加入水的实施方式中，优选 水的加入量为38克/克NaBR4至68克/克NaBH4,或者43克/克NaBH4至53 克/克NaBH4。在加入甲醇的实施方式中，优选甲醇的加入量为38克/克NaBH4 至68克/克NaBH4,或者43克/克NaBH4至53克/克NaBH4。浆液中的醇钠NaOR1,优选是Crd2醇钠，或者C,-C8醇钠，或者是d-C4 醇钠。在优选的实施方式中，所述醇根是甲醇根、乙醇根、异丙醇根或叔丁醇 根。甲醇根是特别优选的。在本专利技术的一些实施方式中，将NR4(X)和甲醇和/或水一起加入浆液 中。NR4(X)可以在甲醇和/或水中溶解或浆液化。如果需要，可以将其他的 甲醇和/或水加入其中以促进操作。权利要求1.一种由硼氢化钠和醇钠在液态烃类中的浆液；所述方法包括将所述浆液与0.99-1.01当量的NR4(X)以及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中X是卤离子、氢氧根、醇根、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基。2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述至少一种溶剂是水。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述醇钠是甲醇钠。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述液态烃类是矿物油。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，X是氯离子、溴离子、碘离 子、氢氧根、甲醇根、乙醇根、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、C,-C,o垸 基、苯基、苄基或甲苯基。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，各R是氢，反应温度是0-100。C。7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述至少一种溶剂是甲醇。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述醇钠是甲醇钠，所述 液态烃是矿物油。9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，X是氯离子、溴离子、碘 离子、氯氧根、甲醇根、乙醇根、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、C,-Qo烷基、苯基、苄基或甲苯基。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，各R是氢，反应温度为 0-100。C 。全文摘要本专利技术涉及，具体涉及由硼氢化钠和醇钠在液态烃类中的浆液，所述方法包括将所述浆液与0.99-1.01当量的NR₄(X)以及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中X是卤离子、氢氧根、醇根、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基。文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由硼氢化钠和醇钠在液态烃类中的浆液制备用于燃料电池的氢气源的方法；所述方法包括将所述浆液与０．９９－１．０１当量的ＮＲ↓［４］（Ｘ）以及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中Ｘ是卤离子、氢氧根、醇根、乙酸根或丙酸根；各Ｒ独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JH雅玛莫托，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]