利用硼氢化物组合物自发制氢的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用硼氢化物组合物自发制氢的方法，该方法包括如下步骤：（１）将硼氢化物、活化剂和填充剂分别干燥、粉碎，然后按一定比例均匀混合得硼氢化物组合物；（２）将硼氢化物组合物加入水中，即可稳定地产生氢气。改变硼氢化物组合物的组成比例，或改变硼氢化物组合物与水的比例，可控制产氢速度。本发明专利技术的方法操作方便、制氢过程可控性和稳定性高，可满足现场小型或大规模稳定制氢和供氢的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢能
，具体涉及一种利用硼氢化物的组合物进行自发水解制取氢 气的方法。
技术介绍
氢气是一种非常有前途的可再生清洁能源，相比起其它的能源，氢能具有非常明显的 优越性，因为氢的能量密度大，单位质量氢反应所释放的热能是汽油的三倍。而且，氢与 氧反应唯一的产物就是水，不会对环境造成负面影响。要实现氢能的广泛运用，首先必须 解决两个问题1、氢气的现场供应；2、氢气的存储运输。目前常用的制氢方法有电解水制氢、化石能源制氢、生物制氢、烃类分解制氢、氨裂解制氢、硫化氢分解制氢、太阳能 直接光电制氢、辐射性催化剂制氢、电子共振裂解水、氢化物水解制氢等等。而主要的储 氢方法有高压气态储氢、液化储氢、金属氧化物储氢、碳质吸附储氢和化学氢化物储氢。 氢是质子交换膜燃料电池的高效燃料，但是，氢的生产、运输和储存在产业结构上还 存在很大问题，特别对于便携式燃料电池的应用，现场制氢和供氢系统的建立非常迫切。 金属氢化物储氢技术是一种可小型化的储氢技术方法，这种储氢方法尽管具有充放氢可逆 性好、循环寿命长等优点，但是，由于金属的密度大，储氢容量低、储氢合金容易粉化，绝大多数金属的储氢质量分数为1.5%~3%，无法满足实用化要求。而在现有的化学品产氢技术中，氢化镁是其中一种产氢材料，它遇水可以发生水解，反应速率快，具有十分优 良的放氢动力学性质。但氢化镁水解反应非常激烈，产氢速率难以控制，遇空气可自发燃 烧，具有一定危险性，不利于保存，而且，氢化镁的价格昂贵，制氢成本高。硼氢化物是一类化学储氢材料，以硼氢化钠为例，它在二十世纪五十年代开始用作 还原剂时，人们就认识到它能水解产氢的特性，并加以利用。硼氢化钠作为一种良好的储 氢材料能够在一定条件下稳定保存，它的半衰期长，在加碱情况下能稳定存在。目前利用 硼氢化物水解制氢的方法主要是利用催化剂分解。为了改善产氢效果， 一般都会将催化剂负载到高比表面积的基底上，但这种方法还是有很大的局限性1，将催化剂负载到基底 上的工艺过程复杂，同时在制作过程中会造成催化剂的损耗，增加催化剂的制作时间和成 本；2，催化剂在基底上的附着力差，因为反应过程中产生的氢气会不断冲击基底上的催 化剂，使催化剂从基底上脱落，影响反应的效果；3，硼氢化物溶液需要首先用强碱稳定， 不仅实际应用困难，而且容易引起爬碱、粘接、腐蚀等问题；4，硼氢化物在反应过程中会不断地生成偏硼酸盐，对于高浓度的硼氢化物溶液,随着水解反应过程中水的不断消耗， 偏硼酸盐会以胶体的形式存在于溶液中，这些胶体会覆盖在基底表面，抑制催化剂的催化 效果，使反应速率很快衰减，从而难以实现大规模的稳定产氢。本专利技术发现硼氢化钠在不加添加剂的情况 下，它的自分解速率慢。而加入某些添加剂后能迅速发生水解产氢，产氢速率能通过改变 添加剂的加入量而改变，产氢速率稳定可控，有利于实现氢气的现场制作和供应。硼氢化 钠的这些特点使它在现场制氢的研究上受到关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于克服现有硼氢化物供氢技术存在的上述的不足，提供一种方便、 可控性和稳定性高的，本专利技术通过对硼氢化物的改性而实现现场小型至大规模稳定制氢和供氢。本专利技术通过如下技术方案实现 ，其包含如下步骤(1) 将硼氢化物、活化剂和填充剂分别干燥、粉碎，然后混合均匀得硼氢化物组合物，所述硼氢化物与活化剂的重量比为99:1 5:1，所述活化剂与填充剂的重量比为1:1 1:10;所述活化剂为氯化钴、氯化镍、氯化铁、硝酸钴、硫酸钴中的一种或两种以上的混 合物；所述填充剂为碳粉、碳纳米管、氧化铝、氧化硅、沸石中的一种或两种以上的混合 物；(2) 将步骤(1)得到的硼氢化物组合物加入水中，即可稳定地产生氢气。 上述方法中，步骤(2)中通过改变硼氢化物组合物的组成比例，或改变硼氢化物组合物与水的比例来控制产生氢气的速度；且随着硼氢化物组合物中活化剂比例增大，产氢 量也增加。上述方法中，所述硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂中的一种或两种以上的 混合物。上述方法中，步骤(2)中所述硼氢化物组合物与水的重量比为1:2000 1:10。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1)硼氢化物组合物制作方便，工艺简便， 适合大规模生产。2)通过选择所述的组分比例，可以有效地控制产氢速率，达到稳定供 氢。3)因为产氢速率可以通过硼氢化物与其它成分的比例来调节，可以实现从微量产氢 到大规模的稳定供氢。4)硼氢化物组合物在水溶液中能均匀分布，反应产物对自发产氢 影响较小，分解完全。5)可以实现现场供氢和持久供氢。本专利技术的优点还在于，使用硼氢化物组合物制氢所用的制氢装置简单，对水的要求不高，水溶液不需加碱，更换溶液容易。而且在大规模制氢应用时，产物容易回收，从而更节约成本。附图说明图1为硼氢化物组合物中硼氢化钠与活化剂氯化钴在不同重量比例下的产氢量比较 曲线。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 实施例1将质量为1公斤的氯化钴与1公斤氧化铝粉末混合，然后加入5公斤硼氢化钠均匀混 合，得硼氢化钠组合物。 实施例2将质量为1公斤的氯化镍和1公斤的氯化钴与10公斤氧化硅粉末混合，然后加入99 公斤硼氢化钾均匀混合，得硼氢化钾组合物。 实施例3将质量为1公斤的氯化钴和1公斤的氯化铁与1公斤碳粉混合，然后加入20公斤硼 氢化钠均匀混合，得硼氢化钠组合物。 实施例4将质量为1公斤的硫酸钴与质量为1公斤的碳纳米管混合，然后与80公斤硼氢化锂 充分混合，得硼氢化锂组合物。 实施例5将质量为1公斤的硝酸钴与质量为1公斤的沸石混合，然后与50公斤硼氢化钠充分 混合，得硼氢化钠组合物。 实施例6以实施例1的方法制备不同氯化钴与硼氢化钠比例(如图1的横坐标所示)的硼氢化 钠组合物。取5克硼氢化钠组合物，加入200克水，产氢量如图l所示。可以看到，随着 活化物比例增加，产氢量几乎成比例增加。因此，可通过改变硼氢化物组合物的组成比例 来控制产生氢气的速度。 实施例7以实施例3的方法制备硼氢化锂组合物。取1克硼氢化锂组合物，加入2000克水制 氢，产氢速率稳定。权利要求1、，其特征在于包含如下步骤(1)将硼氢化物、活化剂和填充剂分别干燥、粉碎，然后混合均匀得硼氢化物组合物，所述硼氢化物与活化剂的重量比为99∶1～5∶1，所述活化剂与填充剂的重量比为1∶1～1∶10；所述活化剂为氯化钴、氯化镍、氯化铁、硝酸钴、硫酸钴中的一种或两种以上的混合物；所述填充剂为碳粉、碳纳米管、氧化铝、氧化硅、沸石中的一种或两种以上的混合物；(2)将步骤(1)得到的硼氢化物组合物加入水中，即可稳定地产生氢气。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、 硼氢化锂中的一种或两种以上的混合物。3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过改变步骤(1)所述硼氢化物组合物 的组成比例，或改变步骤(2)中硼氢化物组合物与水的比例来控制产生氢气的速度。4、 根据权利要求1 3任一项所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述硼氢化物组 合物与水的重量比为1:2000 1:10。全文摘要本专利技术公开了一种，该方法包括如下步骤(1)将硼氢化物、活化剂和填充剂分别干燥、粉碎，然后按一定比例均匀混合得硼氢化物组合物；(2)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用硼氢化物组合物自发制氢的方法，其特征在于包含如下步骤：　（１）将硼氢化物、活化剂和填充剂分别干燥、粉碎，然后混合均匀得硼氢化物组合物，所述硼氢化物与活化剂的重量比为９９∶１～５∶１，所述活化剂与填充剂的重量比为１∶１～１∶１０；所 述活化剂为氯化钴、氯化镍、氯化铁、硝酸钴、硫酸钴中的一种或两种以上的混合物；所述填充剂为碳粉、碳纳米管、氧化铝、氧化硅、沸石中的一种或两种以上的混合物；　（２）将步骤（１）得到的硼氢化物组合物加入水中，即可稳定地产生氢气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈培康，招睿雄，黄岳强，方翔，赵祖珍，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]