本发明专利技术提供了一种用于氨解制氢的催化剂，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种或多种的合金。本发明专利技术特别采用了特定的用于氨解制氢的催化剂以及相应的球磨法反应路线。该催化剂同时作为研磨料，再结合氧化锆作为研磨球进行氨解制氢，反应原料催化剂无需要特殊处理，过程中催化剂粉末被研细，催化性能加强，随反应时间延长而提高，而且由于氨分解反应易在催化剂表面生成氮化物毒化位点，研磨球的撞击产生的高能量将有助于催化剂表面原子N*的脱除。本发明专利技术正常大气压、室温就可以进行，显著降低能耗，同时研磨球物理、化学性质稳定，氧化锆陶瓷球不与氨反应，可重复循环利用，本发明专利技术所提出的氨解制氢方法适用于机械能丰富的制氢、用氢场景。景。
【技术实现步骤摘要】
一种室温室压条件下氨解制氢方法、装置及催化剂
[0001]本专利技术属于环保型制氢
，涉及一种用于氨解制氢的催化剂、一种氨解制氢的方法及其装置，尤其涉及一种室温室压条件下氨解制氢方法、装置及催化剂。
技术介绍
[0002]随着化石能源枯竭和环境恶化等问题的日益突出，具有高能量转换率、低排放特点的氢燃料电池备受青睐，但要实现氢燃料电池的大规模应用，首要解决氢气的制备、存储及运输方面的难题。虽然碳氢燃料水蒸气重整制氢技术较为成熟，但过程产生CO2/CO等有毒物质，导致大量碳排放和燃料电池的Pt催化剂中毒。因此，环保型制氢、储氢技术的研发对“氢经济”的发展具有重要意义，将成为能源变革的重要组成部分。
[0003]氨作为一种液态储氢载体，具有价格低廉，便于储存与运输，无温室气体排放等优势。我国合成氨年产量居世界首位，但随着农业用氨需求量增速的放缓，合成氨产能过剩的问题已日益凸显。因此，将氨作为储氢载体的新利用模式对合成氨产业的发展具有重要意义。
[0004]虽然催化裂解氨制氢技术较为成熟，但高裂解温度、昂贵的设备、场地投入、经济性等问题限制了该技术的大规模应用。如热催化氨裂解，氨分解是合成氨的逆向反应，在催化剂的作用下发生反应：2NH3→
N2+3H2+92.5KJ，该体系仅涉及NH3、N2和H2三种物质。由于该反应为吸热且为体积増大的反应，所以升温、降压的条件有利于氨分解反应进行。目前，氨分解装置大多利用提高温度(700～900℃)获得更高的氨转化率，需要高温设备，提高了运行成本。
[0005]为缓解上述问题，科研人员已开展系列研究工作，例如，中科院大连化物所陈萍、李慧研究员合作，设计耦合氨解制氢用钌/氧化镁复合催化剂与氢气纯化技术的膜反应器，将氨的分解温度从748K降低到673K，实现200小时的稳定运行。此外，包括光/电催化氨水制氢、等离子体催化氨解制氢等温和条件的制氢技术也被相继报道，但受限于仪器设备和环境的特殊需求，制氢效果仍不理想。如光电催化氨解制氢，虽能解决水体氨污染问题，但是电催化氧化含氨溶液体系存在硝酸盐等副产物的生成等问题，体系中产生的氢来源于溶液中的水分子，并没发挥出氨的高含氢密度优势。而光电催化液氨分解制氢，催化液氨需要8个大气压以上才能呈现液态，且需要外加NH
4+
电解质和高压反应设备。
[0006]因此，在能源危机和环境污染日益严峻的背景下，更加高效、经济的新型氨解制氢技术亟待被开发，这也成业内诸多具有前瞻性的技术人员广为关注的焦点之一。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于氨解制氢的催化剂、一种氨解制氢的方法及其装置。本专利技术提供的制备方法，免去了传统的氨解制氢过程中，存在的加压能耗和高压容器的使用风险，更加高效、经济。
[0008]本专利技术提供了一种用于氨解制氢的催化剂，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种
或多种的合金。
[0009]优选的，所述催化剂包括催化剂颗粒；
[0010]所述催化剂的粒度为50～100nm；
[0011]所述氨解制氢的方式为球磨法反应。
[0012]优选的，所述球磨法的研磨球为氧化锆研磨球；
[0013]所述研磨球与所述催化剂的质量比为(5～50)：1；
[0014]所述氨解制氢具体为，在氨气气氛下，催化剂和研磨球共同研磨，得到氢气；
[0015]所述催化剂为研磨料。
[0016]本专利技术提供了一种氨解制氢的方法，包括以下步骤：
[0017]将催化剂和研磨球置于球磨装置中，在氨气气氛下，进行球磨反应，得到氢气。
[0018]优选的，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种或多种的合金；
[0019]所述研磨球为氧化锆研磨球；
[0020]所述氨气的压力为0.1～0.8Mpa；
[0021]所述球磨的次数包括单次球磨或多次球磨。
[0022]优选的，所述球磨的转速为200～1000rpm；
[0023]所述球磨反应的时间为1～8小时；
[0024]所述球磨反应的温度为15～60℃。
[0025]本专利技术还提供了一种氨解制氢的装置，包括氨气源；
[0026]保护气源；
[0027]球磨装置；
[0028]所述氨气源和保护气源与所述球磨装置的进气口相连接；
[0029]所述球磨装置还设置有出气口。
[0030]优选的，所述氨气源与保护气源通过第一管路与所述球磨装置的进气口相连接；
[0031]所述第一管路上设置有球磨装置压力表。
[0032]优选的，所述装置还包括真空泵；
[0033]所述真空泵与所述球磨装置的出气口相连接；
[0034]所述装置还包括检测用气相色谱仪器。
[0035]优选的，所述气相色谱仪器与所述球磨装置的出气口相连接；
[0036]所述真空泵和气相色谱仪器通过第二管路与所述球磨装置的出气口相连接；
[0037]所述第二管路上设置有转接头。
[0038]本专利技术提供了一种用于氨解制氢的催化剂，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种或多种的合金。与现有技术相比，本专利技术针对现有的氨解制氢的方法中存在的局限性，研究认为，相较于传统的催化裂解氨制氢技术，通过高能球磨法分解液氨制氢在相对温和的环境温度下即可进行，通过研磨球的机械力，打破N
‑
H化学键，在特定的催化剂表面形成H
‑
H键，影响因素更少，可应用于广泛的机械碰撞压缩场所，例如汽车发动机、化工厂磨床、加氢车等，可实现原位氨解制氢现场，避免氧气(水解制氢方法)、二氧化碳(碳氢化合物制氢方法)的排放。
[0039]基于此，本专利技术特别设计一种氨解制氢的反应路线及其所使用的特定的催化剂。特别采用了特定的用于氨解制氢的催化剂以及相应的球磨法反应路线。本专利技术该催化剂同
时作为研磨料，再特别结合氧化锆作为研磨球进行氨解制氢，反应原料催化剂无需要特殊处理，反应过程中催化剂粉末被研细，催化性能加强，催化性能随反应时间的延长而提高，而且由于氨分解反应易在催化剂表面生成氮化物毒化位点，研磨球的撞击有助于催化剂表面N*的脱除。本专利技术提供的反应过程不需要加压和加热，正常大气压、室温就可以进行，降低能耗，同时研磨球稳定，氧化锆陶瓷球不与氨反应，反应前后结构没有变化，可重复循环利用。更进一步的，本专利技术提供的反应过程不需要加到8个大气压以上，正常大气压就可以进行，免去加压的能耗和高压容器的使用风险，也无氧气、二氧化碳排放，可将反应气体可用于玻璃制造、冶金等行业。
[0040]本专利技术提供的氨解制氢的方法，是一种常温常压条件下的氨解制氢方法，该反应过程作为一种新型的氨解制氢方式，不仅可在常温常压下进行操作，而且对于机械能丰富的制氢、用氢场景，如机动车，工厂等，具有广阔的应用前景。
[0041]实验结果表明，本专利技术得到的金属或合金的纳米颗粒催化剂，粒径尺寸分布范围窄(50～本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于氨解制氢的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种或多种的合金。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括催化剂颗粒；所述催化剂的粒度为50～100nm；所述氨解制氢的方式为球磨法反应。3.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，所述球磨法的研磨球为氧化锆研磨球；所述研磨球与所述催化剂的质量比为(5～50)：1；所述氨解制氢具体为，在氨气气氛下，催化剂和研磨球共同研磨，得到氢气；所述催化剂为研磨料。4.一种氨解制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：将催化剂和研磨球置于球磨装置中，在氨气气氛下，进行球磨反应，得到氢气。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括Ru、Pt和Fe中的一种或多种的合金；所述研磨球为氧化锆研磨球；所述氨气的压力为0.1～0.8Mpa；所述球磨的次数包括单次球磨或多次球磨。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新波，鲍迪，钟海霞，石苗苗，刘建伟，黄岗，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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