一种燃料电池汽车用铝基制氢原料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池汽车用铝基制氢原料及制备方法。所述铝基制氢原料由以下步骤制得：a、通过蒸镀在铝粉表面形成铝锡合金相；b、与氢氧化钠粉末混合后干法球磨得到混合粉体，反应生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体；c、将混合粉体与硝酸钠粉末共混，热处理后制得偏铝酸钠/锡酸钠包覆铝单质的制氢原料。所述方法具有以下有益效果：本发明专利技术通过形成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，在水解过程中生成的氢氧根离子可腐蚀表面的氧化铝膜层，同时产生的锡基颗粒可有效抑制氢氧化铝在铝表面的附着，有效提高铝金属的水解速度和制氢效率，并且降低了对设备的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车用铝基制氢原料及制备方法
本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及制氢原料的制备，尤其是涉及一种燃料电池汽车用铝基制氢原料及制备方法。
技术介绍
随着经济的发展，人类对能源的需求量日益增加，而作为主要能源的石油、煤的贮量日益枯竭，人类面临的挑战是开发高效、洁净的二次能源。氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源已经受到了全世界的广泛重视。世界上一些发达国家纷纷开发氢能的应用，其用途已有了广泛的发展，同时对制氢的工艺也进行了大量的研究，大规模、廉价地生产氢是开发和利用氢能的重要环节之一。在制氢技术中，铝基材料水解制氢是一种安全环保且反应副产物再生工艺成熟的制氢技术，制备的高纯氢气可应用于燃料电池等多种领域，甚至有望取代石油、天然气等终将耗尽的化石能源。由于铝化学性质活泼，常温下就能在溶液中发生自腐蚀析氢反应，铝基合金水解制氢是一种很有前景的储能和能量转换材料。但铝具有非常强的亲氧性，在水解过程中极易被氧化在表面形成致密氧化膜，从而抑制其水解反应。因此，保证反应的持续活性是铝基材料制氢发展的重点。专利申请号201610149305.8公开了一种Al-BiOCl铝基复合制氢材料及其制备方法，铝基复合材料由铝粉和BiOCl添加物球磨而制成；制备方法包括：在球磨罐中按质量配比为m(Al)：m(BiOCl)=x：1-x，x=0.5~0.95的比例加入铝粉和BiOCl，再按球料比为30~120:1加入磨球，密封；放入球磨机，设定球磨条件，球磨，球磨机转速为100~250rpm；球磨时间为1~10h；最终取出所制备的铝基复合材料。此专利技术制备工艺简便，原料无毒害且成本低，实现了实时制取，携带方便，绿色环保的高效制氢方法，适用于燃料电池供氢等方面应用。专利申请号201710568266.X公开了一种铝基复合制氢剂、制备方法及其应用，涉及制氢
该制氢剂主要由以下质量百分比的制剂制备而成：制剂A0~60％、制剂B0~50％和制剂C0~50％，制剂A、制剂B和制剂C中至少有两种含量不同时为0；制剂A主要由以下组分组成：铝粉70~90％和氢氧化钠10~30％；制剂B主要由以下组分组成：铝粉70~90％和碳酸氢钠10~30％；制剂C主要由以下组分组成：铝粉70~90％和氧化钙10~30％。此专利技术缓解了传统制氢过程产氢速率、产氢量不好稳定控制，且安全性差的问题，此专利技术的制氢剂产氢速率及产氢量稳定，容易控制，且该制氢剂污染小、成本低、效率高、使用安全，能够满足燃料电池使用要求。专利申请号201310225713.3公开了一种水解制氢用铝基复合物及其制备方法；原料组分及其质量份数为：铝粉末40~100份，碱粉末5~60份，水1~20份，还原铁粉0.01~1份；制备方法为：称取铝粉末、碱粉末和还原铁粉原料并混合均匀，然后往混合粉末中加入水反应固化成型。此专利技术的铝基复合物加入室温甚至冰水中，就能大量稳定的产生氢气，产氢稳定、速率可控、效率高、反应条件温和；并且此专利技术的铝基复合物产品还可以直接暴露在空气中，不吸潮，没有腐蚀性，安全稳定；同时此专利技术的铝基复合物没有添加贵金属元素，原料价格低廉，仅需要机械混合技术制备，制备工艺简单，适合工业化生产。专利申请号201210563325.1公开了一种高单位产氢量的铝基复合制氢材料及其制备方法，属于能源
此专利技术提供一种新型的单位产氢量高的铝基复合材料，此材料通过机械球磨法制备。在制备过程中选用Al和LiBH4作为原料，通过对组分含量与球磨条件进行优化提高产品与水反应的活性。本专利技术所制得的铝基复合制氢材料在常温下即可与水迅速反应释放出氢气，且材料的最佳产氢量高达2020mL（H2，298K）/g（铝基复合材料）。该铝基复合制氢材料解决了在所能携带材料质量不多时又对氢气有大量需求的情况，并且制氢方法简单、快速，产品易于携带，可为燃料电池、移动器件等器械提供氢气。由此可见，现有技术中铝基材料制氢技术，在水解过程中极易被氧化在表面形成致密氧化膜，从而抑制其水解反应，而目前采用碱性物质等进行破坏氧化膜的方法对设备及工作环境影响较多，存在水解制氢的效率较低等问题。
技术实现思路
为有效解决上述技术问题，本专利技术提出了一种燃料电池汽车用铝基制氢原料及制备方法，可有效提高铝金属的水解速度，同时降低设备要求，制氢效率高。本专利技术的具体技术方案如下：一种燃料电池汽车用铝基制氢原料的制备方法，所述铝基制氢原料是由纯铝粉经表面形成铝锡合金相，与氢氧化钠粉末在干法球磨中生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，进一步与硝酸钠粉末进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠而制得，具体的制备步骤为：a、使用纯铝粉作为原料，通过蒸镀处理使铝粉表面形成铝锡合金相；b、将步骤a制得的表面为铝锡合金相的铝粉与氢氧化钠粉末混合，并进行干法球磨，使氢氧化钠粉末与铝锡合金相发生反应，生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，得到混合粉体；c、将步骤b制得的混合粉体与硝酸钠粉末共混，并进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠，制得偏铝酸钠/锡酸钠包覆铝单质的制氢原料。优选的，所述蒸镀采用常规蒸镀装置使铝锡合金沉积在铝粉表面。进一步优选，在真空度20Pa条件下，将铝锡以质量比2:1冶炼，冶炼温度:1000℃，然后在铝粉振动过程中，利用蒸镀在铝粉表面蒸镀厚度5-10nm的铝锡合金膜。优选的，所述步骤a中，纯铝粉的平均粒径为20~50μm。优选的，所述步骤b中，氢氧化钠粉末的平均粒径为2~5μm，纯度不低于99%。优选的，所述步骤b中，铝粉75~88重量份、氢氧化钠粉末12~25重量份。优选的，所述步骤b中，干法球磨的装载量为有效容积的30~50%，球磨机筒体转速为50-80r/min。优选的，所述步骤c中，硝酸钠粉末的平均粒径为10~20μm，纯度不低于98.5%。优选的，所述步骤c中，混合粉体80~90重量份、硝酸钠粉末10~20重量份。优选的，所述步骤c中，热处理的温度为220~250℃，时间为15~30min。由于铝化学性质活泼，常温下就能在溶液中发生自腐蚀析氢反应，铝基合金水解制氢是一种很有前景的储能和能量转换材料。但铝具有非常强的亲氧性，在水解过程中极易被氧化，在表面形成致密氧化膜，从而抑制水解反应。抑制氧化膜形成的手段主要有添加碱、氢化物、金属氧化物、无机盐和合金化等方式。碱性物质可以破坏铝的表面氧化膜层，但强碱性环境对设备和工作环境影响较大。因此，本专利技术利用偏铝酸根水解生成氢氧化铝和氢氧根离子，由于整体为可逆反应，氢氧根离子集中在铝金属附近，腐蚀表层的氧化铝，提高铝金属的析氢速度，同时降低碱性溶液对设备的腐蚀。同时引入锡元素，产生的锡基颗粒堆积在铝表面，抑制氢氧化铝在铝表面的附着，从而提高铝金属的水解效率。本专利技术上述内容还提出一种燃料电池汽车用铝基制氢原料，由以下步骤制得：a、通过蒸镀处理在铝粉表面形成铝锡合金相；b、与氢氧化钠粉末混合后干法球磨，反应生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，得到混合粉体；c、将混合粉体与硝酸钠粉末共混，热处理后制得偏铝酸钠/锡酸钠包覆铝单质的制氢原料。本专利技术的有益效果为：1.提出了通过干法球磨使氢氧化钠粉末与铝锡合金相反应形成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体制备燃料电池汽车用铝基制氢原料的方法。2.本专利技术通过形成偏铝酸钠和亚锡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池汽车用铝基制氢原料的制备方法，其特征在于：所述铝基制氢原料是由纯铝粉经表面形成铝锡合金相，与氢氧化钠粉末在干法球磨中生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，进一步与硝酸钠粉末进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠而制得，具体的制备步骤为：a、使用纯铝粉作为原料，通过蒸镀使铝粉表面形成铝锡合金相；b、将步骤a制得的表面为铝锡合金相的铝粉与氢氧化钠粉末混合，并进行干法球磨，使氢氧化钠粉末与铝锡合金相发生反应，生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，得到混合粉体；c、将步骤b制得的混合粉体与硝酸钠粉末共混，并进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠，制得偏铝酸钠/锡酸钠包覆铝单质的制氢原料。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车用铝基制氢原料的制备方法，其特征在于：所述铝基制氢原料是由纯铝粉经表面形成铝锡合金相，与氢氧化钠粉末在干法球磨中生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，进一步与硝酸钠粉末进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠而制得，具体的制备步骤为：a、使用纯铝粉作为原料，通过蒸镀使铝粉表面形成铝锡合金相；b、将步骤a制得的表面为铝锡合金相的铝粉与氢氧化钠粉末混合，并进行干法球磨，使氢氧化钠粉末与铝锡合金相发生反应，生成偏铝酸钠和亚锡酸钠的前驱体，得到混合粉体；c、将步骤b制得的混合粉体与硝酸钠粉末共混，并进行热处理，使亚锡酸钠转变为锡酸钠，制得偏铝酸钠/锡酸钠包覆铝单质的制氢原料。2.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车用铝基制氢原料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，纯铝粉的平均粒径为20~50μm；所述蒸镀是在真空度20Pa条件下，将铝锡以质量比2:1冶炼，冶炼温度:1000℃，然后在铝粉振动过程中，利用蒸镀在铝粉表面蒸镀厚度5-10nm的铝锡合金膜。3.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车用铝基制氢原料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，廖健淞，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51