氢储存组合物及其产生方法技术

本发明专利技术公开的是制备组合文库的方法，其包括在含有硅、石墨、硼、碳化硼、氮化硼、铝、锗、氮化硅、碳化硅或硼化硅的基质上布置至少一种反应物，其中所述的反应物为锂、镁、钠、钾、钙、铝或包含至少一种上述反应物的组合；将所述基质热处理以产生具有至少两相的扩散多元物；将所述的扩散多元物与氢接触；检测氢的任何吸收；和／或检测氢的任何解吸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢储存组合物及其产生方法
技术介绍
本公开涉及氢储存组合物及其产生方法。氢是“清洁燃料”，因为它能与氧在耗氢的设备，如燃料电池或内燃机(combustion engine)中反应以产生能量和水。实际上没有别的反应副产物在废气(exhaust)中产生。结果，氢作为燃料的应用有效地解决了与应用基于石油的燃料有关的许多环境问题。然而，安全而有效的储存氢气是许多能利用氢的应用所必需的。尤其是将氢储存系统的体积和重量最小化在移动式应用中是重要因素。目前采用几种储存氢的方法，但这些方法对于普遍的汽车消费(mobileconsumer)应用而言是不足或不实用的。例如，氢能以液体形式在非常低的温度储存。然而，在氢气液化过程中消耗的能量是所得的氢中可用能量的大约40％。此外，以液氢填充的标准罐将在大约一周通过蒸发而变空；因此休眠(dormancy)也是一个问题。这些因素使液氢对于大多数消费应用而言是不实用的。替换方案是在高压下在钢瓶(cylinder)中储存氢。然而，100磅钢瓶只能储存大约1磅的在大约2200psi的氢，其相当于1重量％的氢储存。更昂贵的具有专用压缩机的复合材料(composite)钢瓶能在大约4,500psi的更高压力储存氢气以达到更有利的大约4％重量的储存比例。虽然甚至更高的压力是可能的，但是在实现这样的高压时安全因素和大量的能量消耗迫使寻找替代的既安全又高效的氢储存技术。出于上述的考虑，需要更安全、更高效的方法来储存和回收氢。此外，要求使整个系统的体积和重量最小化。
技术实现思路
在一个实施方案中，制备组合文库(combinational library)的方法，其包括在含有硅、石墨、硼、硼、碳化硼、氮化硼、铝、锗、氮化硅、碳化硅或硼化硅的基质上布置含有轻金属的反应物；将所述基质热处理以产生具有至少-->两相的扩散多元物；将所述的扩散多元物(diffusion multiple)与氢接触；检测氢的任何吸收；和/或检测氢的任何解吸。在另一个实施方案中，回收氢的方法，包括：将至少一种选自AlSi、Ca2Si、CaSi、CaSi2、KSi、K4Si23、Li22Si5、Li13Si4、Li7Si3、Li12Si7、Mg2Si、NaSi、NaSi2、Na4Si23、AlB2、AlB12、B6Ca、B6K、B12Li、B6Li、B4Li、B3Li、B2Li、BLi、B6Li7、BLi3、MgB2、MgB4、MgB7、NaB6、NaB15、NaB16、AlLi、Al2Li3、Al4Li9、Al3Mg2、Al12Mg17、AlB12、Ge4K、GeK、GeK3、GeLi3、Ge5Li22、Mg2Ge、Ge4Na、GeNa、GeNa3、掺铝的Ge4K、掺铝的GeK、掺铝的GeK3、掺铝的GeLi3、掺铝的Ge5Li22、掺铝的Mg2Ge、掺铝的Ge4Na、掺铝的GeNa、掺铝的GeNa3、Al4C3、Na4C3、Li4C3、K4C3、LiC、LiC6、Mg2C3、MgC2、AlTi2C、AlTi3C、AlZrC2、Al3Zr5C、Al3Zr2C4、Al3Zr2C7、KC4、NaC4或包含至少一种上述化合物的组合的化合物在氢中接触以形成氢化的化合物；和加热所述氢化的化合物以回收氢。在又一个实施方案中，再生氢的方法，其包括：将化合物与氢接触以形成氢化的化合物；其中所述的化合物具有式(I)至(V)中的至少一种(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N，Si)y     (I)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Gef)x(Al)y             (II)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Alf)x(Ge)y             (III)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N)y         (IV)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，N，C)y         (V)其中，Li是锂，Na是钠，Mg是镁，K是钾，Ca是钙，Al是铝，Ge是锗，B是硼，C是碳和N是氮，Si是硅；a、b、c、d、e和f可以相同或不同并具有0到1的值；而且x和y具有大约1到大约22的值；和加热所述氢化的化合物以回收氢。在第四个实施方案中，扩散多元物的化合物具有式(I)至(V)中的至少一种(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N，Si)y     (I)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Gef)x(Al)y             (II)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cac，Alf)x(Ge)y             (III)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N)y         (IV)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，N，C)y         (V)-->其中，Li是锂，Na是钠，Mg是镁，K是钾，Ca是钙，Al是铝，B是硼，C是碳和N是氮，Si是硅；a、b、c、d、e和f可以相同或不同并具有0到1的值；而且x和y具有大约1到大约22的值。在第五个实施方案中，组合物包含化合物的氢化物，其中所述的化合物是AlSi、Ca2Si、CaSi、、KSi、K4Si23、Li22Si5、Li13Si4、Li7Si3、Li12Si7、Mg2Si、NaSi、NaSi2、Na4Si23、AlB2、AlB12、B6Ca、B6K、B12Li、B6Li、B4Li、B3Li、B2Li、BLi、B6Li7、BLi3、MgB2、MgB4、MgB7、NaB6、NaB15、NaB16、AlLi、Al2Li3、Al4Li9、Al3Mg2、Al12Mg17、AlB12、Ge4K、GeK、GeK3、GeLi3、Ge5Li22、Mg2Ge、Ge4Na、GeNa、GeNa3、掺铝的Ge4K、掺铝的GeK、掺铝的GeK3、掺铝的GeLi3、掺铝的Ge5Li22、掺铝的Mg2Ge、掺铝的Ge4Na、掺铝的GeNa、掺铝的GeNa3、Al4C3、Na4C3、Li4C3、K4C3、LiC、LiC6、Mg2C3、MgC2、AlTi2C、AlTi3C、AlZrC2、Al3Zr5C、Al3Zr2C4、Al3Zr2C7、KC4、NaC4或包含至少一种上述化合物的组合。在第六个实施方案中，氢储存组合物包含布置在储存组合物上的催化剂组合物；其中所述的催化剂组合物基本上由钙、钡、钛、铬、锰、铁、钴、铜、硅、锗、铑、铑、钌、钼、铌、锆、钇、钡、镧、铪、钨、铼、锇或铱组成。在第七个实施方案中，氢储存组合物包含布置在储存组合物上的催化剂组合物；其中所述的催化剂组合物包含钙、铂、钡、钯、镍、钡、钛、铬、锰、铁、钴、铜、硅、锗、铑、铑、钌、钼、铌、锆、钇、钡、镧、铪、钨、铼、锇、铱或包含至少一种上述金属组合的合金。在第八个实施方案中，储存氢的方法包括将氢储存组合物浸没于含氢的气体混合物中，所述的氢储存组合物包含布置在储存组合物上的催化剂组合物，其中所述的催化剂组合物包含钙、铂、钯、镍、钡、钛、铬、锰、铁、钴、铜、硅、锗、铑、铑、钌、钼、铌、锆、钇、钡、镧、铪、钨、铼、锇或铱的合金；将氢离解为原子氢；并将原子氢储存于所述的储存组合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备组合文库的方法，其包括：在含有硅、石墨、硼、碳化硼、氮化硼、铝、锗、氮化硅、碳化硅或硼化硅的基质上布置包含轻金属的反应物；将所述基质热处理以产生具有至少两相的扩散多元物；将所述的扩散多元物与氢接触；检测氢的任何吸收；和／或检测氢的任何解吸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-29 10/747,838;US 2003-9-30 10/675,360;U1.制备组合文库的方法，其包括：在含有硅、石墨、硼、碳化硼、氮化硼、铝、锗、氮化硅、碳化硅或硼化硅的基质上布置包含轻金属的反应物；将所述基质热处理以产生具有至少两相的扩散多元物；将所述的扩散多元物与氢接触；检测氢的任何吸收；和/或检测氢的任何解吸。2.权利要求1的方法，其中所述的轻金属为碱金属或碱土金属；而且其中所述的轻金属被布置在所述基质内的孔中。3.权利要求1的方法，其中所述的轻金属为锂、镁、钠、钾、钙或铝，而且其中所述的轻金属被布置在所述基质内的孔中。4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述的热处理在大约200至大约2000℃的温度进行。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中当所述基质是硅时，所述的热处理在大约580℃至大约900℃的温度进行；当所述基质是硼化硅时，所述的热处理在温度为大约580℃至大约1250℃进行；当所述基质是碳化硅时，所述的热处理在温度为大约580℃至大约1250℃进行；当所述基质是氮化硅时，所述的热处理在温度为大约600℃至大约1250℃进行；当所述基质是铝或锗时，所述的热处理在温度为大约400℃至大约600℃进行；当所述基质是硼时，所述的热处理在温度为大约660℃至大约1000℃进行；当所述基质是氮化硼时，所述的热处理在温度为大约660℃至大约1250℃进行；或者当所述基质是石墨时，所述的热处理在温度为大约500℃至大约1000℃进行。6.权利要求1-5中任一项的方法，其中将至少一种反应物布置在所述的基质中并通过热处理形成二元偶联物。7.权利要求1-5中任一项的方法，其中将至少一种反应物布置在所述的基质中并通过热处理形成三元三联物。8.权利要求1-5中任一项的方法，其中将至少两种反应物布置在所述的基质中并通过热处理形成三元三联物。9.权利要求1-8中任一项的方法，进一步包括应用电子微探针分析鉴定并分析扩散偶联物的至少一相。10.权利要求1-9中任一项的方法，进一步包括将扩散多元物切片并研磨。11.权利要求1-10中任一项的方法，进一步包括通过电子微探针分析或电子反向散射衍射分析所述的扩散多元物。12.回收氢的方法，包括：将至少一种选自AlSi、Ca2Si、CaSi、CaSi2、KSi、K4Si23、Li22Si5、Li13Si4、Li7Si3、Li12Si7、Mg2Si、NaSi、NaSi2、Na4Si23、AlB2、AlB12、B6Ca、B6K、B12Li、B6Li、B4Li、B3Li、B2Li、BLi、B6Li7、BLi3、MgB2、MgB4、MgB7、NaB6、NaB15、NaB16、AlLi、Al2Li3、Al4Li9、Al3Mg2、Al12Mg17、AlB12、Ge4K、GeK、GeK3、GeLi3、Ge5Li22、Mg2Ge、Ge4Na、GeNa、GeNa3、掺铝的Ge4K、掺铝的GeK、掺铝的GeK3、掺铝的GeLi3、掺铝的Ge5Li22、掺铝的Mg2Ge、掺铝的Ge4Na、掺铝的GeNa、掺铝的GeNa3、Al4C3、Na4C3、Li4C3、K4C3、LiC、LiC6、Mg2C3、MgC2、AlTi2C、AlTi3C、AlZrC2、Al3Zr5C、Al3Zr2C4、Al3Zr2C7、KC4、NaC4或包含至少一种上述化合物的组合的化合物在氢中接触以形成氢化的化合物；和加热所述氢化的化合物以回收氢。13.再生氢的方法，其包括：将化合物与氢接触以形成氢化的化合物；其中所述的化合物具有式(I)至(V)中的至少一种(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N，Si)y    (I)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Gef)x(Al)y             (II)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Alf)x(Ge)y             (III)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N)y        (IV)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，N，C)y        (V)其中，Li是锂，Na是钠，Mg是镁，K是钾，Ca是钙，Al是铝，Ge是锗，B是硼，C是碳和N是氮，Si是硅；a、b、c、d、e和f可以相同或不同并具有0到1的值；而且x和y具有大约1到大约22的值；和加热所述氢化的化合物以回收氢。14.权利要求12-13中任一项的方法，其中所述的加热采用微波辐射、对流加热、电阻加热或包含至少一种上述加热方法的组合来进行。15.权利要求12-14中任一项的方法，进一步包括将掺杂物以小于或者等于扩散多元物的大约20％重量百分比的量加入所述化合物的步骤，所述掺杂物包括钛、钒、锆、钇、镧、镍、锰、钴、硅、镓、锗和来自镧系的元素。16.权利要求12-15中任一项的方法，其中所述的加热通过燃料电池的废热实现。17.能量产生装置，其中权利要求12-16中任一项的方法用于产生能量。18.扩散多元物的化合物，其具有式(I)至(V)中的至少一种(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N，Si)y    (I)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Gef)x(Al)y             (II)(Lia，Nab，Mgc，Kd，Cae，Alf)x(Ge)y             (III)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，C，N)y        (IV)(Lia，Nab，Kc，Ald，Mge，Caf)x(B，N，C)y        (V)其中，Li是锂，Na是钠，Mg是镁，K是钾，Ca是钙，Al是铝，B是硼，C是碳和N是氮，Si是硅；a、b、c、d、e和f可以相同或不同并具有0到1的值；而且x和y具有大约1到大约22的值。19.权利要求18的化合物，其中a、b、c、d、e和f的和等于1。20.组合物，其包括：化合物的氢化物，其中所述的化合物是AlSi、Ca2Si、CaSi、CaSi2、KSi、K4Si23、Li22Si5、Li13Si4、Li7Si3、Li12Si7、Mg2Si、NaSi、NaSi2、Na4Si23、AlB2、AlB12、B6Ca、B6K、B12Li、B6Li、B4Li、B3Li、B2Li、BLi、B6Li7、BLi3、MgB2、MgB4、MgB7、NaB6、NaB15、NaB16、AlLi、Al2Li3、Al4Li9、Al3Mg2、Al12Mg17、AlB12、Ge4K、GeK、GeK3、GeLi3、Ge5Li22、Mg2Ge、Ge4Na、GeNa、GeNa3、掺铝的Ge4K、掺铝的GeK、掺铝的GeK3、掺铝的GeLi3、掺铝的Ge5Li22、掺铝的Mg2Ge、掺铝的Ge4Na、掺铝的GeNa、掺铝的GeNa3、Al4C3、Na4C3、Li4C3、K4C3、LiC、LiC6、Mg2C3、MgC2、AlTi2C、AlTi3C、AlZrC2、Al3Zr5C、Al3Zr2C4、Al3Zr2C7、KC4、NaC4或包含至少一种上述化合物的组合。21.氢储存组合物，其包括：布置在储存组合物上的催化剂组合物；其中所述的催化剂组合物主...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏珊H汤森，威廉P明尼尔，赵继成，约翰莱蒙，卢克N布鲁尔，乔布T里杰森比克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]