[发明专利]一种氢气的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学、能源化学和化学电源产品技术领域，具体是指一种氢气的制备方法。 

背景技术

石油能源的大量消耗使世界石油资源大量减少而紧缺，全人类面临着能源危机。随着我国汽车工业的快速发展，燃油需求量不断增加，导致石油供求关系日益紧张。此外，汽车排放的大量尾气，因含有CO、CO₂、SO₂等有毒气体，对生活环境造成了严重的污染和破坏。同时，地球大气污染对环境的破坏使地球“温室效应”加重，造成地球两极冰山的急剧溶化，废气的大量排放加重了人类的生存矛盾。采用氢作为新能源，是解决能源危机的一个有效途径。 

为了满足即将到来的氢经济时代对氢存储的要求，研究者力求寻找一种经济、安全、环保并且具有高存储体积和质量密度的储氢方法。氢可以以气态、液态和固态三种方式存储。高压气态存储是目前常用储氢方式，通过高强、轻质复合材料制备的储氢罐在40MPa压力下、储氢量可达4wt％；由于这种储氢技术在实际应用中存在较大风险，日本明令禁止压缩氢气罐使用于普通汽车。液态氢也是可行的储氢方式，常用作火箭燃料，宝马汽车公司曾将其作为汽车燃料，但液氢因挥发每天损失约1.5wt％。通过氢与某些材料之间可逆物理吸附或化学反应实现固态储氢是比较安全的储氢方式。这些固态储氢介质主要有各种储氢合金、以NaAlH₄为代表的金属配合物、以Li₃N为代表的金属氮化物以及以碳纳米管、金属有机物网络结构(MOFs)等为代表的高比表面材料等。其中，基于储氢合金的储氢技术是研究时间最长，也是目前研究较为广泛的领域。国际能源署(IEA)要求用于移动存储的储氢材料在373K(100℃)以下的放氢量达到5wt％，研究中的稀土基AB₅型、钛基AB型、钛锆基AB₂型以及BCC固溶体型等储氢合金由于质量较大，理论储氢量较低而难以满足这一要求。而轻质金属镁及其合金由于重量轻、成本低和储氢量高而倍受青睐，纯镁的理论吸氢量为7.6wt％，超过了IEA对材料储氢量的指标；但是存在着吸放氢速度慢的问题，难以实用。

多年来，人们利用储氢合金储氢、纳米碳管储氢、有机物催化或化学裂解制氢等技术构建移动式氢气发生器，但由于这些方法和技术要求吸放氢条件苛刻或产氢量不高，尚不能满足应用要求。采用镁稀土基氢化物粉体材料水解是一种简便高效的制氢方法，此种方法能实现常温常压条件下的高效制氢，可以广泛应用。而且镁的地球储量丰富，地壳中含量达到2.4wt％，是仅次于铝和铁居第三位的金属元素，海水中含量达到0.13wt％。而我国是镁生产大国，原镁产量占世界总量的2/3以上。因此，在我国开发高性能镁基合金制氢材料，对于氢能在我国的应用具有十分重要的现实意义和战略意义。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种氢气的制备方法。该方法原料来源广泛、价格低廉、合成过程简单、工作安全可靠，制氢方法简单、效率高、成本较低，所用装置结构简单、体积小。 

本发明的目的通过如下技术方案实现： 

本发明所述一种氢气的制备方法，其特征是，将镁稀土基氢化物粉体材料Mg_xRE_yT_100-x-yH_w与水溶液发生水解反应，释放出氢气，反应式为： 

2Mg_xRE_yT_100-x-yH_w+(2x+3y)H₂O→2xMgO+yRE₂O₃+2(100-x-y)T+(w+2x+3y)H₂↑ 

[0009] 

其中，45≤x≤99，0＜y≤50，0＜w≤2x+3y。 

[0011] 为了更好地实现本发明，所述镁稀土基氢化物粉体材料Mg_xRE_yT_100-x-yH_w的基本成分为镁、稀土(RE)、添加合金元素T和氢，所述稀土包括纯镧、纯铈、纯镨、纯钕或混合稀土，所述添加合金元素T是指对镁、稀土吸氢具有促进作用的元素，包括过渡族金属元素、碳、硼、铝、硅中一种以上的混合元素。 

所述水溶液包括酸性水溶液或碱性水溶液。 

所述水解反应在低于100℃下进行；所述水解反应在常温下进行。