一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法，按重量百分比计，所述复合材料由90

【技术实现步骤摘要】
一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新能源材料领域，具体涉及一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢能，一种环保可持续的绿色能源，被视为21世纪最理想的能源。发展清洁、可再生的能源对于人类社会的发展具有重要意义。目前主要氢能来源有以下途径：化石燃料制氢、生物质制氢、光催化水解制氢、电解水制氢、金属基材料制氢等，其中化石燃料资源有限，制取的氢气纯度不高，制取过程中会造成环境污染；生物质和光催化水解制氢现阶段还处于研究阶段，制氢效率不高；电解水制氢虽然制取氢气纯度较高，但是制氢过程中消耗的电能大。由于金属基材料制氢可以解决氢气的储存、运输问题，近些年来，成为制氢方法的热点。这些金属基主要包括钠、镁、铝、铁等，其中铝水反应的理论放氢含量为11.1％，高于金属Na(4.34％)、金属Mg(8.3％)和金属Fe(3.57％)等，且铝在地壳中的含量，仅次于氧和硅，占整个地壳总量的7.45％；此外，铝水解产物Al(OH)3可以用于净水、造纸或回收循环利用还原得到单质铝，羟基氧化铝(AlO
‑
OH)具有非常广泛的商业价值，可以用来制备纳米氧化铝，同时可作催化剂载体、吸附剂、阻燃剂等。因此具有储氢密度高、制氢成本低、清洁无污染等优点的铝基制氢复合材料可作为一种理想的储氢及运氢材料。
[0003]但由于铝的化学性质活泼，表面易形成致密的氧化膜从而阻隔了铝与水的接触，导致常温下铝与水很难反应，解决该问题的关键在于破坏铝表面固有氧化膜或抑制铝表面原位再生氧化膜。专利CN20161056111.6公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法，所述制氢铝合金包含如下质量百分比的组分：60
‑
95wt％的Al、0.5
‑
10wt％的Ga、0.5
‑
10t％的In、0.5
‑
10wt％的Sr、1
‑
10wt％的Bi2O3以及1
‑
10wt％的SnCl2，其中Ga、In、Sr等金属价格昂贵，生产成本高，利用该铝合金水解制氢产生的副产物氢氧化铝中的杂质含量高，且难以提纯；专利CN201810967393.1公开了一种高能球磨增强活化铝制氢材料及其制备方法，所述制氢材料包含80
‑
95wt％铝粉、5
‑
20wt％无水柠檬酸及0.8
‑
1.2wt％的有机溶剂，采用高能球磨通过与铝粉的接触、碰撞去除表面的氧化铝钝化层，然后用无水乙醇清洗后、雾化干燥得到活化的铝粉材料，上述制备工艺相对繁琐，且制备得到的铝粉材料与水在60度的条件下才能达到较好的水解制氢效果。此外，专利201910117543.4公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法，其中铝合金由90
‑
95wt％的铝粉以及5～10wt％的添加剂组成，添加剂包括金属单质、金属氧化物、金属氯化物，并公开了金属单质、金属氧化、金属氯化物中的金属可为镁、锑、锌、铅、镉、铋、锡、钾或钠，这类金属主要为重金属或活泼金属，使用该类材料制备的铝合金，难以存储、易污染环境且水解制氢反应后的副产物难以提出纯。基于此，为降低铝基制氢复合材料的生产成本和副产物氢氧化铝的提纯难度，以及保证制氢量的同时提高复合材料的存储稳定性，本专利技术研究制备得到一种高效水解铝基制氢复合材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法，由铝、铋、γ
‑
氧化铝、可溶性无机盐混合球磨制备得到，制备方法简单，且制备得到的复合材料制氢效率高、副产物纯度高，实现低成本、绿色制氢。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种高效水解铝基制氢复合材料，按重量百分数计，所述复合材料由90
‑
96wt％金属铝、1
‑
8wt％金属铋、1
‑
3wt％γ
‑
氧化铝、1
‑
5wt％可溶性无机盐组成。
[0007]进一步地，所述金属铝的纯度不低于99.9％。
[0008]进一步地，所述金属铋的纯度不低于99.99％。
[0009]金属铋性脆且硬，在机械球磨过程中容易发生脆断，且不容易团聚，易嵌入质软的纯铝中，产生更多微观上的晶体缺陷和宏观上的孔洞、裂缝等缺陷，而这些缺陷产生大量的活性位点，有利于促进铝的水解反应，且铝和铋之间形成的微型原电池效应会进一步促进铝水解制氢，且铋的加入使铝粉的电极电位发生较大的负移，显著提高了铝的活性。
[0010]进一步地，所述复合材料中γ
‑
氧化铝的纯度不低于99％。
[0011]进一步地，所述可溶性无机盐为氯化铝。
[0012]进一步地，所述氯化铝为分析纯。
[0013]采用γ
‑
Al2O3和氯化铝作为助磨剂，γ
‑
Al2O3具有高硬度、耐磨性好、高催化活性，在机械球磨活化铝的过程中加入γ
‑
Al2O3，可以破坏铝粉表面致密的氧化膜同时细化铝粉的颗粒，但γ
‑
Al2O3易发生团聚，从而引入氯化铝来消除团聚，同时具有一定硬度的氯化铝也可作为助磨剂进一步细化铝粉，经球磨后的铝粉粒径小，比表面积大，增大了与水的接触面积；但具有高表面能的铝粉稳定性差，球磨后的γ
‑
Al2O3和氯化铝包裹在被细化的铝颗粒表面，可阻止铝的进一步氧化，提高复合材料的储存稳定性。
[0014]进一步地，所述复合材料的粒径为30～600目。
[0015]本专利技术第二方面提了一种第一方面所述的高效水解铝基制氢复合材料的制备方法，按质量百分比称取原料，然后将原料置于包含球磨珠的球磨罐中，在惰性气氛下进行球磨，得到所述高效水解铝基制氢复合材料。
[0016]进一步地，所述原料中的金属铝的平均粒径为250
‑
750μm，金属铋的平均粒径为50
‑
75μm，γ
‑
氧化铝的平均粒径为30
‑
50μm。
[0017]进一步地，所述球磨珠与球磨罐体积比优选为1:3。
[0018]进一步地，球磨珠中大中小求球质量比为2：5：3。
[0019]进一步地，所述球磨罐中的球料比为5
‑
10:1。
[0020]进一步地，原料中γ
‑
氧化铝经高温处理后加入球磨罐。
[0021]进一步地，所述高温处理的温度为100
‑
120℃，时间为5
‑
10h。
[0022]进一步地，所述球磨的转速为300
‑
600rpm，球磨的时间为2
‑
6h。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]1.本专利技术对现有技术中的铝基制氢复合材料进行改进，降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效水解铝基制氢复合材料，其特征在于，按重量百分数计，所述复合材料由90
‑
96wt％金属铝、1
‑
8wt％金属铋、1
‑
3wt％γ
‑
氧化铝、1
‑
5wt％可溶性无机盐组成。2.根据权利要求1所述的一种高效水解铝基制氢复合材料，其特征在于，所述金属铝的纯度不低于99.9％，金属铋的纯度不低于99.99％。3.根据权利要求1所述的一种高效水解铝基制氢复合材料，其特征在于，所述γ
‑
氧化铝的纯度不低于99％。4.根据权利要求1所述的一种高效水解铝基制氢复合材料，其特征在于，所述可溶性无机盐为氯化铝，所述氯化铝的纯度为分析纯。5.根据权利要求1所述的一种高效水解铝基制氢复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒径为30～600目。6.权利要求1
‑
5任一项所述的一种高效水解铝基制氢复合材料的制备方法，其特征在于，按质量百分比称取原料，然后将原料置于包含球磨珠的球磨罐中，在惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，郑兴华，王永春，李应龙，主燕，
申请(专利权)人：欣和智达能源科技发展浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：