储氢材料及其使用方法技术

在一个实施例中，提供了一种使用氢的方法，所述方法包括：形成金属卤化物M2(HL)y和金属硼氢化物M1(BH4)x的结晶固体混合物；以及由结晶固体混合物形成非晶液体混合物。

【技术实现步骤摘要】
储氢材料及其使用方法
本专利技术涉及包括金属硼氢化物和金属卤化物的非晶液体混合物的储氢材料及其使用方法。
技术介绍
某些金属氢化物和金属硼氢化物已经用于储氢。然而，由于与维持用于氢解吸的相对高的温度有关的必需的能量消耗，这些金属氢化物和金属硼氢化物的使用受到限制。另外，硼氢化物在释放氢之后，通常不能被再氢化。持续需要具有工业上可接受的操作和维护成本效率的储氢材料。
技术实现思路
在一个实施例中，一种使用氢的方法包括：形成金属卤化物M2(HL)y和金属硼氢化物M1(BH4)x的结晶固体混合物；以及由结晶固体混合物形成非晶液体混合物。所述方法还可以包括由正交金属硼氢化物[o-M1(BH4)x]形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]并将该六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]与金属卤化物结合以形成结晶固体混合物。所述方法还可以包括将非晶液体混合物与金属氢化物M3Hz结合以形成储氢材料。所述方法还可以包括加热储氢材料以形成脱氢组合物，同时释放氢气。所述方法还可包括将脱氢组合物冷却以形成冷却的脱氢组合物。所述方法还可以包括将氢输入到冷却的脱氢组合物中以形成再装载的储氢组合物。在另一实施例中，一种储氢材料包括：金属硼氢化物M1(BH4)x和金属卤化物M2(HL)y的结晶固体混合物；以及由至少一部分该固溶体形成的非晶液体混合物，其中，当进行X射线衍射分析时，结晶固体混合物呈现一个或多个峰，非晶液体混合物不呈现出可测量的峰。在一个实施例中，一种使用氢的方法包括：形成储氢材料，所述储氢材料包括金属硼氢化物M1(BH4)x和金属卤化物M2(HL)y的非晶的液体混合物，M1和M2均独立地为碱金属或碱土金属，x和y分别用于M1和M2的电荷平衡。所述方法还可以包括：在形成非晶的液体混合物的步骤之前，形成金属硼氢化物M1(BH4)x和金属卤化物M2(HL)y的结晶固体混合物。金属硼氢化物M1(BH4)x可以包括具有一个或多个晶格空腔的六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]。金属卤化物M2(HL)y的至少一部分可位于六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]的一个或多个晶格空腔内。所述方法还可以包括由正交金属硼氢化物[o-M1(BH4)x]形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]。所述方法还可以包括由金属硼氢化物M1(BH4)x和金属卤化物M2(HL)y的非晶的液体混合物与金属氢化物M3Hz之间的反应释放氢气。所述反应可以在升高的温度下执行。可以在比形成结晶固体混合物的温度高的温度下形成非晶液体混合物。可以在比形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]的温度高的温度下形成结晶固体混合物。可以在形成非晶液体混合物之后加入金属氢化物M3Hz。在另一实施例中，一种使用氢的方法包括：在第一温度下形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]；在高于第一温度的第二温度下形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]和金属卤化物M2(HL)y的结晶固体混合物；在高于第二温度的第三温度下形成至少一部分六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]和至少一部分金属卤化物M2(HL)y的非晶液体混合物；以及通过在高于第三温度的第四温度下的非晶液体混合物和金属氢化物M3Hz之间的反应来释放氢气。附图说明图1A说明性地描绘了作为温度的函数的6LiBH4/CaH2/xTiCl3纳米复合物的1巴H2的动力学解吸数据；图1B说明性地描绘了6LiBH4/CaH2/xTiCl3纳米复合物的DSC曲线；图1C说明性地描绘了研磨后的6LiBH4/CaH2/xTiCl3纳米复合物的室温（RT）PXRD（粉末X射线衍射）图谱和对应的物相鉴定；图1D说明性地描绘了在500℃下解吸之后的6LiBH4/CaH2/xTiCl3纳米复合物的RTPXRD图谱；图2A说明性地描绘了6LiBH4/CaH2纳米复合物的氢吸附/解吸可逆性；图2B说明性地描绘了6LiBH4/CaH2/0.25TiCl3纳米复合物的氢吸附/解吸可逆性；图2C说明性地描绘了在再装载并在空气中冷却到室温之后的两种纳米复合物的PXRD图谱；图3A说明性地描绘了6LiBH4/CaH2/0.25TiCl3纳米复合物从40℃至300℃的原位PXRD图谱；图3B说明性地描绘了分别于300℃、350℃、400℃、450℃和500℃下解吸10小时之后的淬火的（quenched）6LiBH4/CaH2/0.25TiCl3纳米复合物的PXRD图谱；图4A至图4D说明性地描绘了6LiBH4+CaH2+0.25TiCl3纳米复合物：（4A）在研磨之后；（4B）120℃至280℃（LiBH4+LiCl固溶体）；（4C）280℃至385℃（LiBH4+LiCl熔融溶液）；以及（4D）在形成CaB6和LiH，并且析出LiCl的主要解吸之后的示意性显微结构和相变。具体实施方式按所要求的，在此公开了本专利技术的详细实施例；但是，将理解的是，公开的实施例仅仅是本专利技术的示例性实施例，本专利技术可以以各种可选择的形式来实施。附图未必是按比例绘制的；可夸大或最小化一些特征来显示具体组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能性细节不被解释为是限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员来多方面地应用本专利技术的代表性基础。除非清楚地表明，否则在描述本专利技术的最宽泛的范围时，在本说明书中表示材料的量或反应条件和/或使用条件的所有数量将被理解为由词语“大约”修饰。结合本专利技术的一个或多个实施例描述一组或一类材料适用于给定目的，这意味着该组或该类中的任意两个或更多个成员的混合物适用于给定目的。化学术语中的成分的描述是指按照本说明书中指明的任意组合加入时的成分，未必排除进行混合时混合物的成分之间的化学相互作用。首字母缩略词或其他缩写词的首次定义适用于这里在后面使用的所有的相同的缩写词，并且将必要的变更应用于最初定义的缩写词的正常语法变型。除非明确地、相反地说明，否则通过与先前或之后为相同性质所提及的技术相同的技术来确定对性质的测量。络合氢化物由于它们的高的理论储氢容量和通过与其他材料形成混合物而宽泛地调整的氢解吸温度而被认为是固态储氢材料的有希望的候选者。在这类材料中，诸如LiBH4、Mg(BH4)2和Ca(BH4)2的金属硼氢化物由于它们的高的理论上的重量和体积的氢密度而受到特别关注。至少由于这些金属硼氢化物通常需要用于氢释放的相对高的温度，因此单独这些金属硼氢化物对于实际的车载燃料电池储氢应用是受限的。在一个或多个实施例中，本专利技术的优点在于提供用于储存和释放氢的金属氢化物、金属硼氢化物和金属卤化物的三元体系。在不希望局限于任何具体理论的情况下，认为将金属卤化物加入到金属硼氢化物中有助于在这两者之间形成中间化合物，该中间化合物在与金属氢化物反应时，有助于在相对较低的温度范围内释放氢。在一个实施例中，使用氢的方法包括：形成金属卤化物M2(HL)y与金属硼氢化物M1(BH4)x的结晶固体混合物；和由结晶固体混合物的至少一部分形成非晶液体混合物。所述方法还可包括：由正交金属硼氢化物[o-M1(BH4)x]形成六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]，以及将该六方金属硼氢化物[h-M1(BH4)x]与金属卤化物结合以形成固溶体。术语“结晶固体混合物”可以可选择地被称作固溶体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储氢体系，所述储氢体系包括：储氢材料，包括金属硼氢化物M1(BH4)x、金属卤化物M2(HL)y以及至少一部分金属硼氢化物M1(BH4)x和至少一部分金属卤化物M2(HL)y的非晶的液体混合物，M1和M2均独立地为碱金属或碱土金属，x和y分别用于M1和M2的电荷平衡。

【技术特征摘要】
2012.06.06 US 13/489,7411.一种储氢材料，所述储氢材料包括：金属硼氢化物M1(BH4)x和金属卤化物M2(HL)y的基本上均质的非晶的液体混合物，M1和M2均独立地为碱金属或碱土金属，x和y分别用于M1和M2的电荷平衡，金属氢化物M3Hz，与所述非晶的液体混合物结合，M3是碱金属或碱土金属，z用于电荷平衡。2.根据权利要求1所述的储氢材料，所述储氢材料还包括一部分金属硼氢化物M1(BH4)x和一部分金属卤化物M2(HL)y的结晶固体混合物。3.根据权利要求2所述的储氢材料，其中，所述结晶固体混合物是基本上均质的。4.根据权利要求2所述的储氢材料，其中，所述非晶的液体混合物与所述结晶固体混合物的重量比在第一温度下大于1，在低于第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，安德鲁·罗伯特·德鲁斯，安吉丽雅·珀斯肯姆普，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：