一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于储氢技术领域，具体涉及一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法。该复合材料由氢化镁与氯化物混合制得，所述的氢化镁与无水氯化物的质量比为1：0.05～0.5。本发明专利技术所制得的水解制氢复合材料，携带方便，制氢操作简单可控。水的加入流速根据所需氢气的流量要求而调节，放氢速度可调节、平稳，使用时无高压氢气，安全便捷。本发明专利技术利用添加的催化剂无水氯化物如无水氯化镁等在添加水的时候溶解放热引发氢化镁水解反应，使反应体系快速加热，促进氢化镁的水解；同时，氯化物溶解于水产生的氯离子可以有效刻蚀水解产生的Mg(OH)

A composite material for hydrogen production by hydrolysis of magnesium hydride and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法
本专利技术属于储氢
，具体涉及一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法。
技术介绍
在能源危机和环境污染问题日益严重的今天，由可再生能源代替化石能源的能源转型迫在眉睫。氢能源作为一种清洁可再生的二次能源，被认为是能源转型中的核心支柱。然而，足够高效安全的储氢方式的缺乏限制着氢能源的发展。为满足便携式燃料电池的应用需求，相应的原位供氢技术要求原料有较高的产氢容量，同时供氢需要方便快速。利用氢化镁（MgH2）的水解反应可以方便快速的制备出氢气：MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2，释放的氢气质量为固体储氢物的15.4%，且不含有害气体杂质，可直接供氢燃料电池使用，是非常理想的供氢材料。因此针对氢化镁的水解反应各界做了大量的研究。但是利用氢化镁水解制氢面临的最大问题是氢化镁与水反应速度慢，水解产生的氢氧化镁覆盖在氢化镁表面，阻碍水解反应的后续进行。研究表明加入一定量氯化盐并对反应体系加热有助于氢化镁的水解反应，因此在利用氢化镁水解制氢反应时通常利用外部加热使反应装置维持在70℃及以上。但是添加外部加热一是增加了供氢装置的部件，加重了整个体系的重量，降低了氢化镁水解供氢体系的储氢质量密度，不利于移动氢燃料电池使用；二是增加了整个体系的成本，且降低了便携性。中国专利申请CN104555916A报道了利用氯化镁溶液催化氢化镁水解的方法及装置，为了加速水解反应的进行，首先是对氢化镁进行了球磨处理进行预活化，其次是优选将氯化镁溶液加热到60℃再加入至氢化镁中。上述预处理额外增加了成本，降低了其作为移动氢燃料电池供氢源的便捷性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种利用氢化镁水解制氢用复合材料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用氢化镁水解制氢用复合材料，该复合材料由氢化镁与氯化物混合制得，所述的氢化镁与无水氯化物的质量比为1：0.05～0.5。优选的，本专利技术所述的无水氯化物选自无水MgCl2、无水CaCl2、无水AlCl3、无水NiCl2中的一种或几种。优选的，本专利技术所述的氢化镁与无水氯化物通过高速搅拌、研磨或球磨方式进行混合。更优选的，本专利技术将该利用氢化镁水解制氢复合材料应用于常压水解制氢装置中，所述的常压水解制氢装置包括储水罐、输送泵和反应器，所述反应器为密封容器，用于装填利用氢化镁水解制氢复合材料；所述输送泵一端连接储水罐，另一端连接反应器的进水口；还包括干燥器，所述反应器的出气口通过第一氢气通路连接干燥器的进气口；所述反应器的进气口和出气口均位于反应器最顶端，利用氢化镁水解制氢用复合材料位于反应器内底部。更优选的，本专利技术所述干燥器为密封容器，内部装填有干燥剂，底部设有排气口，排气口上设有第二氢气通路；所述第二氢气通路连接氢燃料电池。更优选的，本专利技术所述储水罐用于储存水解所需的液体，所述液体为自来水、去离子水、河水、湖水、海水中一种或几种。更优选的，本专利技术所述反应器为直立放置或倾斜放置。更优选的，本专利技术所述输送泵为蠕动泵或注射泵。更优选的，本专利技术所述反应器的进水口处设有流量计。本专利技术一种利用氢化镁水解制氢用复合材料的制备方法，其制备步骤为：按比例将氢化镁与无水氯化物混合溶于水进行反应，所述的无水氯化物选自无水MgCl2、无水CaCl2、无水AlCl3、无水NiCl2中的一种或几种。和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：（1）氢化镁水解为高放热反应，放氢焓变值为-138.80kJ/molH2，我们发现氢化镁开始水解反应后，其自身放出的热量足以维持反应体系在70℃及以上，因此我们利用添加的催化剂无水氯化物如无水氯化镁等在添加水的时候溶解放热引发氢化镁水解反应，使反应体系快速加热，促进氢化镁的水解。同时，氯化物溶解于水产生的氯离子可以有效刻蚀水解产生的Mg(OH)2，促进氢化镁与水的接触，保障水解的顺利进行。（2）本专利技术的复合材料制备工艺简单，易于操作和放大，很容易应用。（3）本专利技术所制得的水解制氢复合材料，携带方便，制氢操作简单可控，加入的水可以是去离子水，也可以含有无机盐，如河水、湖水、海水等。水的加入流速根据所需氢气的流量要求而调节。放氢速度可调节、平稳。使用时无高压氢气，安全便捷。附图说明图1为实施例1固体水解制氢材料加水制氢过程中的放氢曲线（加水速度为6.8mL/min）。图2为实施例2固体水解制氢材料加水制氢过程中的放氢曲线图（加水速度为4mL/min）。图3为实施例3固体水解制氢材料加水制氢过程中放氢速度与加水速度的关系曲线图。图4为对比例1固体水解制氢材料加水制氢过程中的放氢曲线图（加水速度为6.8mL/min）。图5为对比例2固体水解制氢材料加水制氢过程中的放氢曲线图（加水速度为6.8mL/min）。图6为本专利技术常压水解制氢所用的装置结构图。具体实施方式下面用具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术一种利用氢化镁水解制氢用复合材料，该复合材料为氢化镁与氯化物的混合物，该复合材料由氢化镁与无水氯化物混合溶于水进行反应而制得，其中，所述的氢化镁与无水氯化物的质量比为1：0.05～0.5。无水氯化物作为催化剂，该催化剂可以是无水氯化物的一种或多种混合，所述的无水氯化物优选无水MgCl2、无水CaCl2、无水AlCl3、无水NiCl2中的一种或几种。本专利技术氢化镁与无水氯化物的混合方法可以是高速搅拌、研磨或球磨等。为提高便利性和降低成本，高速搅拌1分钟使氢化镁与催化剂无水氯化物充分混合即可。混合后的复合材料保存在干燥密封的容器中。实施例1称取30克氢化镁，加入1.5克无水氯化镁，放置于高速搅拌器中于手套箱中混合1min，得到水解制氢复合材料。对上述复合材料进行水解放氢测试，利用蠕动泵控制加水速度加入自来水，加水速度为6.8mL/min，放氢速度平稳，平均速度为1.2L/min，放氢量为47.3L，放氢转化率为92.7%（按照30g氢化镁计算），质量储氢密度为13.4wt%（放氢质量/样品总质量），加水制氢过程中的放氢曲线图见图1。实施例2称取30克氢化镁，加入6克无水氯化镍，放置于高速搅拌器中于手套箱中混合1min，得到水解制氢复合材料。对上述复合材料进行水解放氢测试，利用蠕动泵控制加水速度加入自来水，加水速度为4mL/min，放氢速度平稳，平均速度为0.8L/min，放氢量为43.9L，放氢转化率为86%（按照30g氢化镁计算），质量储氢密度为10.9wt%（放氢质量/样品总质量）。加水制氢过程中的放氢曲线图见图2。实施例3称取30克氢化镁，加入15克无水氯化钙，放置于高速搅拌器中于手套箱中混合1min，得到水解制氢复合材料。对上述复合材料进行水解放氢测试，利用蠕动泵控制加水速度加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用氢化镁水解制氢用复合材料，其特征在于：该复合材料由氢化镁与氯化物混合制得，所述的氢化镁与无水氯化物的质量比为1：0.05～0.5。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用氢化镁水解制氢用复合材料，其特征在于：该复合材料由氢化镁与氯化物混合制得，所述的氢化镁与无水氯化物的质量比为1：0.05～0.5。


2.根据权利要求1所述的利用氢化镁水解制氢用复合材料，其特征在于：所述的无水氯化物选自无水MgCl2、无水CaCl2、无水AlCl3、无水NiCl2中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的利用氢化镁水解制氢用复合材料，其特征在于：所述的氢化镁与无水氯化物通过高速搅拌、研磨或球磨方式进行混合。


4.根据权利要求1所述的利用氢化镁水解制氢用复合材料，其特征在于：将该利用氢化镁水解制氢复合材料应用于常压水解制氢装置中，所述的常压水解制氢装置包括储水罐（1）、输送泵（2）和反应器（3），所述反应器为密封容器，用于装填利用氢化镁水解制氢复合材料（5）；所述输送泵一端连接储水罐，另一端连接反应器的进水口；还包括干燥器（4），所述反应器（3）的出气口通过第一氢气通路（6）连接干燥器的进气口；所述反应器（3）的进气口和出气口均位于反应器最顶端，利用氢化镁水解制氢用复合材料位于反应器内底部。


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【专利技术属性】
技术研发人员：谢镭，时雨，郑捷，李星国，
申请(专利权)人：江苏集萃分子工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32