[发明专利]一种储氢材料、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的储氢材料，具体涉及一种可控制氢气释放速度的燃料电池的储氢材料。本发明还涉及上述储氢材料的制备方法及其用途。

背景技术

硼氢化钠是常用的络合型氢化物，最先是由Schlesinger等人在1942年合成的，由于其具有优异的还原性和广泛的用途，目前在欧美市场已经大量用于工业生产，但在我国的使用范围还很小，还有拓展空间。

美国专利US 6 358 488报道了采用镍、钴或储氢合金粉末催化硼氢化钠水解发生氢气的方法。反应方程式如下：

NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂

这种供氢方法，具有以下几个方面的优点：(1)硼氢化钠储氢燃料是一种环境友好的物质，整个发氢与使用过程不排放含碳和含氮的有害气体；(2)与其他储氢方式相比，可采用液态储存氢的方式，燃料的储氢量高，可达到10.8wt％，是金属氢化物储氢的10倍；(3)由于使用固体硼氢化钠，储存、使用安全，运载方便；(4)氢气纯度高，不会造成燃料电池电极催化剂的毒化，也没有伴生气体，不会造成大气环境的污染；(5)能源利用率高，反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH₄及一部分水中的氢释放出来。

近来，将硼氢化钠作为储氢载体用于供氢装置已经引起了人们的极大兴趣和深入研究。现有技术只能使用硼氢化钠水溶液，硼氢化钠水溶液加入反应器后立即水解完全，这种方法可以用于一般的收集氢气的装置，而且所得到的氢气是要用专门的容器来收集的，对于燃料电池的供氢设备来说，使用起来有很多弊端，例如系统取向受到限制、需要过滤器来吸收氢发生时伴生的偏硼酸钠和氢氧化钠雾滴。在燃料电池中，我们更需要将储氢材料直接投入供氢设备中使用，就是直接将硼氢化钠用于燃料电池的氢气储存供给系统，利用其水解所得氢气产生电能。如果仅仅使用硼氢化钠水溶液，对反应过程和供氢速度无法实现有效控制。

公开号为CN1845873A的发明专利中请公开了一种氢气发生器，其所使用的固体氢气源是将亲水材料区域和固体氢化物区域形成层状辊卷，亲水材料可导引流体到固体氢化物上使其发生水解反应，制备氢气。该固体氢气源由于具有亲水材料区域和固体氢化物区域，固体氢化物性能不稳定，不能存放，必须制备后立即使用。且由于含有催化剂，不易控制反应速度。并且反应过程中形成硼酸盐沉着在亲水材料区域与固体氢化物区域的交界处，使亲水材料失去导引流体的作用，阻碍固体氢化物的进一步反应，降低了固体氢化物的产氢率。

公开号为CN1918268A公开了一种用于氢气发生器的燃料混合物，所述含水燃料包括硼氢化物和在含水介质中用于所述硼氢化物盐的稳定剂，所述稳定剂包含选自氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾的氢氧化物。该燃料混合物中的正离子电荷(+ICs)与硼原子的摩尔比为0.2-0.4，优选为0.2-0.3，或者0.6-0.99，优选为0.7-0.8，如果比值超过这个范围，生成的硼酸盐形成沉淀而堵塞设备，如果比值小于上述范围，硼氢化物不稳定，可见其对硼氢化物和稳定剂的比例要求非常严格，否则影响氢气的转化效率。

因此，需要一种储存携带方便、性能稳定、氢气转化率高、可以控制氢气释放速度并且不需要对制备的氢气过滤的储氢材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种储存携带方便、性能稳定、氢气转化率高、可以控制氢气释放速度并且不需要对制备的氢气过滤的储氢材料。

本发明的另一目的是提供上述储氢材料的制备方法。

本发明的再一目的是提供利用上述储氢材料制备氢气的方法。

为实现上述发明目的，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研制出了性能稳定、便于存放、携带方便、并且可以控制氢气释放速度的储氢材料，取得了出乎意料的效果。包括下述重量份的组分：硼氢化物100、氢氧化物0.01-50、吸水材料0.1-25。

所述的硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂或其混合物。

所述的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钙中的一种或其中几种的混合物。

所述的吸水材料为淀粉系高吸水性材料和/或纤维素系高吸水性材料。

所述的淀粉系高吸水性材料为淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠、甲基丙烯酰胺和顺丁烯二酸酐中的一种或其中几种的混合物。