一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法技术

本发明专利技术提供了一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法。将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离。该方法通过在金属粉末制氢中施加助剂并物理球磨，使得水解制氢反应中生成的氧化物/氢氧化物膜与金属粉末剥离，可有效保证制氢产率和反应速率，并且整个过程操作简单，反应过程为中性，对设备要求低，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法
本专利技术涉及制氢领域，特别是涉及一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法。
技术介绍
氢能作为一种绿色、可持续发展的能源，正得到国家的广泛关注，氢能也是生态文明建设的重要方面之一。大规模、廉价地生产氢是开发和利用氢能的重要环节之一，氢为一种可再生的二次能源，其热值高，反应速度快，可通过多种反应途径制得。氢在释放能量后的副产物是水，对环境友好。目前虽然氢能还没有得到广泛应用，但随着日益衰减的化石能源及能源危机日益严重等问题，对氢能的研究和开发却具有重要意义。对于氢能的来源，主要有以下几个方面：光电催化水解制氢、生物质制氢、硼氢化物水解制氢、电解水制氢、催化重整制氢技术、金属及材料水解制氢等。目前国内外研究较热的是金属基材料的水解制氢技术。金属基材料制氢主要是利用铝、镁等金属化学性质活泼，常温下可在溶液中发生自腐蚀析氢反应，这种合金水解制氢是一种很有前景的储能和能量转换材料。中国专利技术专利申请号201710017327.3公开了一种镁铝合金制氢材料的制备方法；镁铝合金制氢材料以镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉为前驱体，机械混合弱酸盐、压块、高温处理，获得镁铝合金制氢材料；镁与铝的摩尔比值为0.1~1，弱酸盐为镁铝合金质量的0.01~20wt％；弱酸盐的阳离子为钠、钾、钙、钡和锶的一种；弱酸盐阴离子为铋酸根、锡酸根、铁酸根、锗酸根、偏铝酸根和偏锌酸根的一种。中国专利技术专利申请号201310287296.5公开了一种快速制氢剂，由铝、镁、氧化钙、低熔点金属、摩擦剂、粘合剂及抗氧化剂按一定比例组成。铝为制氢剂的主要功能材料，其在镁及低熔点金属的共同作用下在其表面形成大量的活化点，然后遇水后在氧化钙所产生的碱性环境中发生水解反应产生氢气。摩擦剂可在球磨过程中防止金属铝的团聚；粘合剂可将球磨后呈粉末状的制氢剂加工成易包装运输的形状；抗氧化剂可防止制氢剂的氧化，便于长时间贮存。中国专利技术专利申请号201010290898.2公开了一种中性和常温下水解制氢用铝基复合物及其制备方法，该铝基复合物由单质金属纯铝粉和防止铝粉在球磨过程中产生粘结，及在水中产生致密氧化膜并起催化作用的非晶或纳米晶合金薄带组成，金属纯铝粉与非晶或纳米晶合金薄带的比例是按质量比100∶Y(Y=0.1~20)，金属纯铝粉的粒度范围在0.01~10um。该专利技术水解制氢用铝基复合物的制备方法为将上述材料混合后，经高能球磨得到铝基复合物。中国专利技术专利申请号201710039768.3公开了一种Al-LiH-金属氧化物制氢材料及其制备方法，该材料由铝粉和添加物球磨而成，添加物为LiH和金属氧化物；铝粉的质量百分比为50~95%，添加物的质量百分比为5~50%。其制备方法包括：（1）按一定质量比称取铝粉、LiH和金属氧化物，连同磨球一起加入球磨罐中，密封；（2）球磨得到制氢材料；（3）取出制氢材料。根据上述，现有方案中的金属基材料制氢的反应过程中，易生成的氢氧化物和氧化膜并附着在金属表面，抑制水解反应，而传统的破坏氧化膜或氢氧化膜的方式主要为碱、氢化物、无机氯化物及合金共混，制备成本较高，而且其合金化所使用的金属价格相对较高，反应残留物难以回收处理，因此整体成本较高。鉴于此，本专利技术提出了一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，可有效解决上述技术问题。
技术实现思路
针对目前应用较广的金属基材料制氢中，已在表面生成氢氧化物和氧化膜，抑制了水解制氢反应效率，而传统的破坏表面膜的方式制备成本高，对设备要求高，同时合金材料本身制备成本高，本专利技术提出一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，从而有效提高了制氢效率，并且工艺简单，制备成本低，氢气纯度高。本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，所述物理球磨金属粉末制取氢能源的方法的过程为：将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离，暴露出更多活性位点，从而提高制氢产率和反应速率。优选的，所述金属粉末为铝粉、镁粉中的一种或两种。优选的，所述金属氯化物为氯化铝、氯化镁中的一种或两种。优选的，所述金属氯化物水溶液的质量浓度为30~40%。优选的，所述助剂为铁、铜、锡、锌、硫酸镁、氯化钙、硫酸钡、硫酸钙、碳酸锶中的至少一种。优选的，所述真空球磨机的真空度为0.001~0.1Pa。优选的，所述真空球磨机的球体为锆球，球料比为2:1。优选的，所述球磨的转速为250~350r/min，球磨时间为60~90min。优选的，所述湿法球磨体系中，金属粉末72~82重量份、金属氯化物水溶液15~20重量份、助剂3~8重量份。由于铝、镁化学性质活泼，常温下就能在溶液中发生自腐蚀析氢反应，其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、镁金属在反应过程中生成的氢氧化物和氧化膜会附着在金属表面，从而抑制其水解反应。传统的破坏氧化膜或氢氧化膜的方式主要为碱、氢化物、无机氯化物及合金共混，制备成本较高，而且合金化所使用的金属如Sn、In、Bi、Sr等价格相对较高，反应残留物不进行回收处理从而提高整体成本。本专利技术的创新点在于通过球磨使镁/铝金属粉末表层的氧化物/氢氧化物与金属粉末脱离，从而促进制氢反应和氢气的析出。同时加入的金属盐助剂与金属氯化物对析氢反应有促进作用，副产物可以通过调节各组分含量获得所需的陶瓷基浆料，提高副产物的利用价值。本专利技术提供的上述辅助金属粉末的氢能制取方法，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离，暴露出更多活性位点，从而提高制氢产率和反应速率。金属氯化物与助剂可以提高表面活性，同时参与后续反应形成相应的陶瓷浆料。同时，通过球磨使镁/铝金属粉末表层的氧化物/氢氧化物与金属粉末脱离，从而促进制氢反应和氢气的析出。同时金属盐助剂与金属氯化物对析氢反应有促进作用，副产物可以通过调节各组分含量获得所需的陶瓷基浆料，提高副产物的利用价值。本专利技术提供了一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出在真空球磨机中添加助剂进行辅助金属粉末氢能制取的方法。2、通过在金属粉末制氢中施加球磨，使得水解制氢反应中生成的氧化物/氢氧化物膜与金属粉末剥离，可有效保证制氢产率和反应速率。3、本专利技术所使用的方法获得的氢气纯度高，操作简单，反应过程为中性，对设备要求较低，可直接使用现有球磨设备改造，后期可以通过分离浆料同时加入反应源实现连续化生产，适宜于大规模工业化生产。4、本专利技术氢气的制备可以在制备铝基或镁基陶瓷材料的过程中进行，通过调节助剂含量形成对应的陶瓷浆料，从而可有效降低生产成本。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离，暴露出更多活性位点，从而提高制氢产率和反应速率。金属粉末为铝粉。金属氯化物为氯化铝。金属氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，其特征在于，所述物理球磨金属粉末制取氢能源的方法的过程为：将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离，暴露出更多活性位点，析出氢。

【技术特征摘要】
1.一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，其特征在于，所述物理球磨金属粉末制取氢能源的方法的过程为：将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离，暴露出更多活性位点，析出氢。2.根据权利要求1所述一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，其特征在于：所述金属粉末为铝粉、镁粉中的一种或两种。3.根据权利要求1所述一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，其特征在于：所述金属氯化物为氯化铝、氯化镁中的一种或两种。4.根据权利要求1所述一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法，其特征在于：所述金属氯化物水溶液的质量浓度为30~40%。5.根据权利要求1所述一种物理球磨金属...

【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