氢硼化物燃料制剂制造技术

提供了一种包含至少一种氢硼化物和至少一种碱的固体氢硼化物燃料制剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可用来在燃料电池中生成氢气的包含固体氢硼化物的制剂。
技术介绍
已知包含氢硼化物的组合物可用作氢燃料电池的氢源，所述组合物通常为水溶液形式。包含固体氢硼化物的组合物也已经应用。例如，美国公开第2005/0238573号揭示了固体硼氢化钠的应用，所述固体硼氢化钠与水性酸混合生成氢气。但是该文献并未充分解决快速溶解氢硼化物这一问题。本专利技术发现了一种氢硼化物固体制剂，这种制剂能够以至少与纯氢硼化物盐相同的速率溶解，从而解决了该问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固体组合物，该组合物包含(a)50-98％的至少一种氢硼化物；(b)2-50％的至少一种碱。具体实施例方式除非另外说明，百分数为重量百分数，温度的单位为℃。“碱”是在40℃下为固体的pKa＞8的化合物。“氢硼化物”是包含硼氢阴离子BH4-的化合物。在一个实施方式中，所述固体组合物中氢硼化物的量至少为75％，或者至少为83％，或者至少为85％，或者至少为86％，或者至少87％；碱的量不大于25％，或者不大于17％，或者不大于15％，或者不大于14％，或者不大于13％。在本专利技术一个实施方式中，所述固体组合物中碱的量至少为2.5％，或者至少为3％，或者至少为5％；氢硼化物的量不大于97.5％，或者不大于97％，或者不大于95％。较佳的是，所述氢硼化物是包含元素周期表第1族、第2族、第4族、第5族、第7族、第11族、第12族或第13族的金属阳离子的金属盐或其混合物。在一个实施方式中，所述氢硼化物是碱金属氢硼化物或其混合物；或者包括硼氢化钠(SBH)或硼氢化钾或其混合物，或者是硼氢化钠。较佳的是，所述碱是碱金属氢氧化物或其混合物，碱金属醇盐或碱土金属醇盐或其组合；或者是碱金属氢氧化物或者是甲醇钠或甲醇钾，或者其混合物；或者是氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钾，或者是甲醇钠或甲醇钾，或者其混合物；或者是氢氧化钠或氢氧化钾；或者是氢氧化钠。可包含一种以上碱金属氢硼化物和一种以上碱。本专利技术还涉及一种快速制备氢硼化物水溶液的方法。向水中加入足量的上述氢硼化物/碱组合物，制得包含1-40％固体的溶液，从而获得最大的溶解速率。在本专利技术一个实施方式中，所述溶液的固体含量至少为5％，或者至少为10％；所述溶液的固体含量不超过35％，或者不超过30％。水中可包含少量的添加剂，例如防沫剂、表面活性剂等。本专利技术还涉及改进粉状硼氢化金属盐的流动性的方法，还涉及具有改进的流动性的固体组合物。向至少一种金属氢硼化物中加入至少2.5％的至少一种碱防止了固体的结块和固结。在本专利技术一个实施方式中，加入了至少3％、或者至少5％的碱。在本专利技术一个实施方式中，加入的碱的量不超过40％，或者不超过20％，或者不超过17％，或者不超过15％，或者不超过14％，或者不超过13.5％。较佳的是，所述金属氢硼化物是碱金属氢硼化物；或者所述金属氢硼化物包括硼氢化钠或硼氢化钾，或者是硼氢化钠。较佳的是，所述碱是碱金属氢氧化物、或者甲醇钠或甲醇钾、或者它们的混合物；或者是氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾、或者甲醇钠或甲醇钾，或者它们的混合物；或者是氢氧化钠或氢氧化钾；或者是氢氧化钠。可包含一种以上的碱金属氢硼化物和一种以上的碱。本专利技术的固体组合物可以是任意常规的形式。合适的固体形式的例子包括粉末、颗粒和压制的固体材料。较佳的是，粉末的平均粒度小于80目(177微米)。较佳的是，颗粒的平均粒度为10-40目(2000-425微米)。压制过的固体材料可具有由包括氢生成体系的设备所决定的尺寸和形状。在本专利技术一个实施方式中，压制的固体材料是其他领域中所用的常规囊片的形式。用来形成所述压制的固体材料的压制压力并不重要。在本专利技术的一个实施方式中，所述固体组合物基本不含能够催化氢硼化物水解的物质，例如，Co、Ru、Ni、Fe、Rh、Pd、Os、Ir、Pt之类的过渡金属或其混合物的盐；以及Co和/或Ni的硼化物。较佳的是，所述固体组合物的水含量不大于0.5％，或者不大于0.2％，或者不大于0.1％。较佳的是，所述固体组合物中除了氢硼化物和碱以外的任意物质的含量小于20％，或者小于15％，或者小于10％，或者小于5％。固体组合物的其它可能的组分包括例如催化剂、酸、防沫剂和表面活性剂。本专利技术的固体组合物还可用于合成和金属回收领域。实施例实施例1NaOH对SBH溶解速率的影响配制了具有不同NaOH含量的SBH粉末。预先称重的固体混合物在咖啡豆研磨器内混合约2分钟，制得的粉末用80目(177微米)的筛子筛分。筛分后的粉末置于水中，制得10毫升30％的溶液(以SBH+NaOH为基准计，％)，用磁力搅拌棒缓慢搅拌使其溶解。下表1显示了两次溶解操作的完全溶解时间的平均值。表1 当这些数据归一化为100％SBH含量时，得到了下表2所示的修正时间(修正溶解时间)曲线。表2 结果显示，在NaOH含量为2％时，每克SBH的溶解时间开始缩短，然后在NaOH含量约为15-20％的时候开始增加，在NaOH含量大于25％时显著增加。实施例2囊片的溶解时间在10000psi(68.9千帕)的压力下形成囊片，如实施例1所述进行溶解。结果列于表3和表4。表3 表4归一化至100％SBH的数据 实施例3囊片溶解速率与溶液多少的关系如实施例1所述将SBH囊片、以及包含87％SBH/13％NaOH的制剂的囊片溶解，形成重10克和100克的溶液。结果列于下表5。表5 数据说明当制备更多量的溶液的时候，SBH和NaOH制剂之间的差异增大。因此，随着溶液的增多，制剂中包含NaOH而带来的优点增大。实施例4溶解时间与固体重量％的关系如实施例1所述将SBH以及包含87％SBH/13％NaOH的制剂的囊片、颗粒和粉末形式溶解，形成包含不同百分含量溶解固体(重量％)的溶液。结果列于下表6。时间的单位为秒。表6 溶解时间显示随着所制备溶液中固体的重量百分数的增大，SBH和NaOH制剂溶解时间的差异增大。因此，随着所制备溶液浓度的增大，向制剂中加入的NaOH带来的优点增大。实施例5氢硼化物/氢氧化物组合物的流动性的测试在咖啡豆研磨器中对SBH和NaOH的混合物研磨2分钟，然后置于100毫升的聚丙烯瓶中。该样品在试验台上放置两个月，此时轻轻敲击每种样品，检测其流动能力。结果如下。表7 权利要求1.一种固体组合物，该组合物包含(a)50-98％的至少一种氢硼化物；以及(b)2-50％的至少一种碱。2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述至少一种氢硼化物是硼氢化钠、硼氢化钾或其组合；所述至少一种碱是氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾，甲醇钠或甲醇钾，或者它们的组合。3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含至少2.5％的所述至少一种碱和不超过97.5％的硼氢化钠或硼氢化钾。4.如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述氢硼化物是硼氢化钠，所述碱是氢氧化钠。5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含3-17％的氢氧化钠和83-97％的硼氢化钠。6.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含15％的氢氧化钠和至少85％的硼氢化钠。7.一种快速制备氢硼化物水溶液的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体组合物，该组合物包含：　　　　（ａ）５０－９８％的至少一种氢硼化物；以及　　　　（ｂ）２－５０％的至少一种碱。

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