用于燃料电池的产氢组合物制造技术

所公开的各个实施方案涉及用于燃料电池的产氢组合物。在各个实施方案中，本发明专利技术提供了包含氢化物和路易斯酸的产氢组合物。各个实施方案提供了包括使用所述组合物产生氢气的使用氢燃料电池的方法、包含所述组合物的燃料电池系统以及制备所述组合物的方法。电池系统以及制备所述组合物的方法。电池系统以及制备所述组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的产氢组合物
[0001]本申请为分案申请，原申请的申请日是2017年04月19日、申请号是201710256499.6、专利技术名称为“用于燃料电池的产氢组合物”。

技术介绍

[0002]材料气相水解形成氢气代表能够实现比锂聚合物电池的体积能量密度和重量能量密度多若干倍的体积能量密度和重量能量密度的燃料电池系统的商业上可行的策略。该技术的一个限制是燃料与水蒸气的反应速度非常慢。为了实现高的体积能量密度，必须将燃料压制成粒料形式；然而，一旦为粒料形式，燃料甚至更慢地反应并产生氢气。缓慢的产氢可导致燃料电池的非常低的倍率性能，使得该技术对于依赖于较高功率的应用而言不足以成为商业上可行的。尽管可以增加产氢材料的表面积，或者可以增加产氢材料的量，但是这可能导致较高的成本、较低的能量密度并且可能使产品的尺寸增加至对于诸如智能手机的传统消费类电子产品而言过大以致商业上不可行的程度。
[0003]气相水解形成用于燃料电池系统的氢气的另一个限制是来自于被水解的材料的不需要的产物的形成，例如水合的氢氧化物。当温度和湿度条件在其中在反应期间形成水合的氢氧化物而不是所需的未水合的氢氧化物的范围内时，形成水合的氢氧化物。当形成诸如水合的氢氧化物的副产物时，产氢材料可能承担额外的质量，这降低了重量能量密度。诸如水合物的副产物的形成还导致显著的体积膨胀，这降低了体积能量密度。此外，诸如水合物的形成的副产物的形成可能导致降低的产氢倍率性能，这是因为可用于产氢的水可能作为水合物或其他副产物而被结合。

技术实现思路

[0004]用于燃料电池的产氢组合物包含氢化物和路易斯酸。
[0005]在各个实施方案中，所述产氢组合物包含选自氢化铝锂(LiAlH4)、氢化钙(CaH2)、氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝(AlH3)及其组合的氢化物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约70wt％
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约99.9wt％。所述产氢组合物还包含选自氯化铝(AlCl3)、氯化镁(MgCl2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合的路易斯酸，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约0.1wt％
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约30wt％。
[0006]在各个实施方案中，所述产氢组合物包含选自氢化铝锂(LiAlH4)、氢化钙(CaH2)、氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝(AlH3)及其组合的氢化物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约60wt％
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约90wt％。所述产氢组合物包含选自氯化铝(AlCl3)、氯化镁(MgCl2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合的路易斯酸，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约5wt％
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约30wt％。所述产氢组合物还包含氧化钛(IV)，其中所述氧化钛(IV)为所述产氢组合物的约1wt％
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约10wt％。
[0007]使用氢燃料电池的方法包括使产氢组合物与水蒸气接触以形成氢气。所述产氢组合物包含氢化物和路易斯酸。所述方法还包括将氢气供应至所述氢燃料电池的电极。
[0008]使用氢燃料电池的方法包括使产氢组合物与水蒸气接触以形成氢气。所述产氢组
合物包含选自氢化铝锂(LiAlH4)、氢化钙(CaH2)、氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝(AlH3)及其组合的氢化物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约70wt％
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约99.9wt％。所述产氢组合物还包含选自氯化铝(AlCl3)、氯化镁(MgCl2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合的路易斯酸，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约0.1wt％
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约30wt％。所述方法包括将氢气供应至所述氢燃料电池的电极。在各个实施方案中，所述产氢组合物还包含氧化钛(IV)，其中所述氧化钛(IV)为所述产氢组合物的约1wt％
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约10wt％。
[0009]燃料电池系统包括包含氢化物和路易斯酸的产氢组合物。所述系统还包括流体连接至所述产氢组合物的氢燃料电池。
[0010]燃料电池系统包括产氢组合物，所述产氢组合物包含选自氢化铝锂(LiAlH4)、氢化钙(CaH2)、氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝(AlH3)及其组合的氢化物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约70wt％
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约99.9wt％。所述产氢组合物还包含选自氯化铝(AlCl3)、氯化镁(MgCl2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合的路易斯酸，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约0.1wt％
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约30wt％。所述系统还包含流体连接至所述产氢组合物的氢燃料电池。在各个实施方案中，所述产氢组合物还包含氧化钛(IV)，其中所述氧化钛(IV)为所述产氢组合物的约1wt％
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约10wt％。
[0011]制备产氢组合物的方法包括形成起始组合物。所述起始组合物包含氢化物和路易斯酸。所述方法还包括将所述起始组合物混合至基本均匀的状态，以形成所述产氢组合物。
[0012]制备产氢组合物的方法包括形成起始组合物。所述起始组合物包含选自氢化铝锂(LiAlH4)、氢化钙(CaH2)、氢化铝钠(NaAlH4)、氢化铝(AlH3)及其组合的氢化物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约70wt％
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约99.9wt％。所述起始组合物还包含选自氯化铝(AlCl3)、氯化镁(MgCl2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合的路易斯酸，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约0.1wt％
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约30wt％。所述方法还包括将起始组合物混合至基本均匀的状态，以形成所述产氢组合物。在各个实施方案中，所述产氢组合物还包含氧化钛(IV)，其中所述氧化钛(IV)为所述产氢组合物的约1wt％
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约10wt％。
[0013]在各个实施方案中，本专利技术的产氢组合物相对于其他产氢组合物具有某些优点，其中至少一些是意想不到的。例如，在某些实施方案中，本专利技术的产氢组合物可以与水蒸气反应，以比其他产氢组合物更高的产氢速率产生氢气。在某些实施方案中，本专利技术的发氢燃料组合物可以在产氢期间分解至比其他产氢燃料组合物更大的程度，允许增加水蒸气与剩余燃料组合物之间的接触。
[0014]在各个实施方案中，与其他产氢组合物相比，本专利技术的产氢组合物可以在与水蒸气反应期间形成较少的不需要的副产物，例如较少的水合物。在各个实施方案中，副产物(例如水合物)的形成减少可以减少或避免从副产物在产氢组合物中产生额外的质量，实现较高的整体重量能量密度和体积能量密度。在各个实施方案中，通过提供较高的重量能量密度或体积能量密度，所述产氢组合物可用于形成比可能使用其他产氢组合物更有效的燃料电池系统。
附图说明
[0015]附图通过举例而不是限制的方式一般性示出了本文件中讨论的不同实施方案。
[0016]图1示出了根据各个实施方案包含LiAlH4和各种路易斯酸的各种燃料掺混物的氢
气产率的对比。
[0017]图2示出了根据各个实施方案具有AlCl3添本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于燃料电池的产氢组合物，其中所述产氢组合物包括：氢化物，其中所述氢化物是氢化铝锂(LiAlH4)并且其中所述产氢组合物不含其它氢化物；和路易斯酸，其选自氯化铝(AlCl3)、溴化铝(AlBr3)、氟化铝(AlF3)、氯化亚锡(II)(SnCl2)、溴化亚锡(II)(SnBr2)、氟化亚锡(II)(SnF2)、氯化锆(IV)(ZrCl4)、溴化锆(IV)(ZrBr4)、氟化锆(IV)(ZrF4)、氯化钨(VI)(WCl6)、溴化钨(VI)(WBr6)、氟化钨(VI)(WF6)、溴化锌(ZnBr2)、氟化锌(ZnF2)、氯化铁(III)(FeCl3)、溴化铁(III)(FeBr3)、氟化铁(III)(FeF3)、氯化钒(III)、溴化钒(III)、氟化钒(III)及其组合。2.根据权利要求1所述的产氢组合物，其中所述氢化物为所述产氢组合物的约50wt％至99.999wt％。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的产氢组合物，其中所述路易斯酸为所述产氢组合物的约0.001wt％至50wt％。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的产氢组合物，其中所述路易斯酸选自氯化铝(AlCl3)、氯化锆(IV)(ZrCl4)及其组合。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的产氢组合物，其中所述路易斯酸是氯化锆(IV)(ZrCl4)。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的产氢组合物，其进一步包括金属氧化物。7.燃料电池系统，其包括：根据权利要求1
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6中任一项所述的产氢组合物；和流体连接至所述产氢组合物的氢燃料电池。8.制备根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：智能能源有限公司，
类型：发明
国别省市：