储氢方法和单元技术

本发明专利技术涉及一种用于储氢和制氢的方法，其中，为储存氢，单元（２）包括：阳离子供体，特别是Ｈ↑［＋］离子的供体；阳极（２０）；能储存原子氢和／或分子氢的阴极（２２）；可透过离子的壁（２１），所述壁在所述阴极和所述阳离子供体之间，包含有不导电但传导离子的材料，所述壁置于电场中，该电场使得能够至少在所述阴极与所述不导电材料的界面处形成原子氢和／或分子氢并将所述氢储存在至少所述阴极中，并且，其中，为恢复氢气，所述阴极被加热和／或降压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氩的储存，更具体而言，涉及通过电化学手段产生的氬的储存，以及所储存的氢的恢复。
技术介绍
国际申请WO 2006/003328中^Hf了 一种用于制氢和储氢的方法。需要有一种储存单元，该储存单元可以储存相当多的氢并且能够以分子氢的形式将其回收到单元之外。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，本专利技术的主题因而为一种制氢和储氢的方法，其中，为了储存氢， 一种单元包含-阳离子供体，特别是PT离子的供体；誦阳才及；-能储存原子氢和/或分子氢的阴极；和-可透过离子的壁，其在所述阴极和阳离子供体之间，包含不导电但传导离子的材料，所述壁处于电场中，所述电场4吏得能够至少在阴极与不导电材料的界面处形成原子氢和/或分子氢并将其储存在至少阴极内，并且，其中为了回收气态氢，阴极被加热和/或置于真空下。吸附。阴极可以包含可氢化材料。阴极与不导电材料之间的"界面"这一术语应理解为表示在阴极与不导电材料之间存在分子接触现象。在不导电材料与阴极之间，界面被形成为保证在阴极表面上氢离子转变成氢原子，其中，阴极被构造为将其立即吸收。"不导电材 料"这一表述应理解为表示其电导率足够低但不损害阳离子传导的材料。根据本专利技术的方法可以在氬的制备过程中储氢，并且可以根据需要随意恢复氢。所述储存可以在不引起阴极降解的情况下进行。本专利技术可应用于需要气态氢来产生能量的诸多领域中，例如交通工具、电 器或发电机。本专利技术也适用于任何形式的可再生能源的间歇性储存，例如源于 风轮机、潮汐发电或太阳的可再生能源的间歇性储存。可透过离子的壁的透水性可低于所产生的氢的质量的5%。 阴极可含有低于5%重量百分比的水。对于可透过离子的壁，在常温常压条件下用液态水测量，或者在低于900 。C的温度以及膜两侧的压差不超过4巴(bar)的条件下用蒸汽形式的水测量， 该可透过离子的壁可具有零透水性。在所述制备和储存过程中所述壁的总的不可透性^使得可以实现所形成的原 子氢和/或分子氬储存在阴极内。为此所需的氬的吸附可取决于阴极的性质。具 体而言，在阴极中存有水可能有以下风险阻止在阴极内建立分子接触，从而 阻止建立令人满意的电传导，并继而阻止在阴极中或界面处形成氢。另一方面， 在阴极和质子交换膜的界面处存有水对系统可能无关紧要。具体而言，水由于 具有离子传导性而相当于可透过离子的壁的延续。此外，在阴极附近的范围内， 由于存有氢，所以介质被还原，而存有水对于储氬而言不是问题。阳极可用任何与HT离子供体相容的导电材料制成，例如铂、石墨、衬有多 孔(例如30%至50°/。)钛板或导电聚合物板等等的Ru02、Ir02混合物薄膜或Ru02、 Ir02和1102混合物薄膜或Ru02、 Ir02和Sn02混合物薄膜制成。所述薄膜的厚 度可介于5pm到20|im之间，例如约10|im。阳极可与不导电材并+接触。阴极可呈固体、液体或粉状形式；粉状形式有利于制造具有各种形状的单元。阴极可包含金属间化合物，所述金属间化合物特别是选自络合晶隙或金属氢化物，例如选自如下AB5型(A和B为金属)，例如LaNi5，熔岩(lava) (Zr, Ti), (Mn, V, Cr， Ni)2的各种相，例如ZrMn2或TiMn2, Mg, TiFe, Mg2Ni,基于钒的 心立方固溶体，BaReH9 (该式对应于氢化态)，Mg2FeH6 (该式对应于氢化态)， NaAlH4(该式对应于氢化态)，LiBH4(该式对应于氬化态)，及其所有化合物和书亍 生物或其合金。阴极可包埋在氮化硼团块中，该氮化硼团块的周缘形成所述不导电材料。 该电极可例如包括包埋在氮化硼团块中的金属泡沫或任何导电且可氢化的材料 的泡沫。不导电材料可包括陶t:，例如包含六方氮化硼(优选是在电场下经过酸溶液 活化)、氮化锂、硼酸、离子传导聚合物并且更通常地包含任何离子交换材料的 陶瓷。不导电材料可选自为PEMFC或PCFC电池开发的离子交换陶瓷。不导电材料可例如包含乱层氮化硼，也就是说，对于乱层氮化硼，结晶面 可相对于理论结晶位置(例如氮化硼的六方结晶位置)轻微偏移，导致所述面 的结合不那么好，因后者分开较远。不导电材料可包含4皮此相邻布置的六方氮化硼晶粒，例如尺寸为约lOOpm 的晶粒或具有纳米级尺寸的晶粒。氮化硼晶粒优选是可以取向为不全与所述壁平行，而是例如垂直取向，以 保证更好的机械强度，或者不均匀地取向，以保证更好的质子传导。氮化硼可以为例如平均尺寸约7pm至的晶粒形式。材料中氮化硼的 重量比例可介于5%到100%之间，例如高至70%。所述壁可完全由高压烧结氮 化硼粉制成。作为变型，所述壁可以包含氮化硼和粘合剂，由HIP (热等静压) 工艺制备。不导电材料可以包含渗透的(percolated)氮化硼晶粒，所述晶粒例如由化合物 彼此固持于一起，所述化合物为例如选自如下的化合物镍、氧化硼、硼酸钾、 乙基纤维素、硼酸、聚乙烯醇、乙烯基己内酰胺、PTFE(Teflon )、磺化聚醚砜。不导电材料可由插入到粘合剂(例如硼酸或聚合物膜)中的氮化硼形成，其可为不导电材料提供非常好的质子传导。所述聚合物可为例如PVA(聚乙烯醇)、乙烯基己内酰胺、PTFE (Teflon )、磺化聚醚砜。可使用聚合物如PVA来堵塞氮化硼中存在的孔隙。添加聚合物可例如在真 空下进行，使得聚合物被吸进氮化硼的孔隙中。 不导电材料可通过如下工艺获得。氮化硼晶粒与液体形式的聚合物粘合剂混合，该混合物被倒在基材上，然 后在足够的温度如大约60(TC或700。C的温度下加热，以引起粘合剂的煅烧，使 得氮化硼晶粒在基材上彼此渗透。在补充步骤中，将所得物于80(TC到170(TC之间、或在IOO(TC到1500。C之 间的温度下于惰性气氛(如氮气或氩气)下加热，引起晶粒彼此烧结。最后，在补充步骤中，将基材移除，得到由烧结的晶粒组成的刚性氮化硼膜。所述基材可例如包含由例如Nylor^、聚醚醚酮、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚 对苯二曱酸乙二醇酯或聚酯生成的细薄织物。在前述内容中，氮化硼可已经事先活化，或者可以在制备不导电材料的工艺过程中或结束时活化。氮化硼的"活化，，这一术语应理解为表示可促进氮化^中的质子传导的工艺。 氮化硼可例如在酸溶液中通过置于电场中而活化。 氮化硼也可在氢氧化钠溶液中在施加或不施加电场的情况下活化。 在另一工艺中，氮化硼可以通过在存在铁(如铁网)及施加电场的情况下浸渍在溶液(例如水)中而活化。使用粉状形式的氮化硼可促进氮化硼的活化。氮化硼可在插入粘合剂(例如聚合物)中之前以其粉状形式活化，或者在 插入该粘合剂中之后例如4艮据所用的粘合剂而活化。在上述工艺中，氮化硼晶粒可在被插入聚合物粘合剂中之前或在晶粒的烧 结之后活化。在烧结情况下，活化可在该工艺结束时进行，以避免其由于烧结而^皮^C坏的风险。可透过离子的壁可包含一个或多个不同材料的层，这些层中的至少一个层 可能行驶阳离子传导功能。在具有此功能的层和电解质之间，所述壁可包含例 如具有支撑作用的多孔层。可透过离子的壁可至少部分地(优选是整个地)遮盖阴极，尤其是至少遮 盖在阴4及的面向阳极的面上。在一个示例性实施例中，可透过离子的壁的不导电材料可阻止阴极与阳离 子供体间的任何接触。此外，不导电材料优选是不能透过气态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于储氢和制氢的方法，其中，为储存氢，单元（２）包括：　－阳离子供体，特别是Ｈ＋离子的供体；　－阳极（２０）；　－能储存原子氢和／或分子氢的阴极（２２）；和　－可透过离子的壁（２１），所述壁在所述阴极和所述阳离子 供体之间，包含有不导电但传导离子的材料，所述壁置于电场中，所述电场使得能够至少在所述阴极与所述不导电材料的界面处形成原子氢和／或分子氢并将其储存在至少所述阴极中，并且，　其中，为收集气态氢，所述阴极被加热和／或置于真空下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉舍摩法卡米，
申请(专利权)人：塞拉姆氢技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]