[发明专利]使用含氮储氢材料产生氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢组合物，更具体地，涉及使用所述储氢组合物产生含氢物流的方法。

背景技术

由于氢与空气干净地反应产生水作为副产物，因此作为能源其是期望的。为增强氢作为燃料源的效用，特别是用于移动应用中的效用，期望提高每单位存储体积的可用能量含量。目前，这通过常规方式实现，例如在数千磅/平方英寸(psi)的高压下冷却为液态，或将氢束缚在固体如金属氢化物中来存储。增压和液化需要昂贵的加工和存储设备。

在固体材料中存储氢提供了相对高容量的氢密度和紧凑的存储介质。存储在固体中的氢是期望的，因为其可在适宜的温度和压力下释放或解吸，从而提供可控的氢源。

除使储氢能力和由材料中释放的含量最大化外，将所述材料重量降至最低，以改进重量容量是有利的。进一步地，许多现行材料仅在极高温度和压力下吸收或解吸氢。从而，期望发现一种在相对较低的温度和压力下产生(即释放)氢的储氢材料，其具有相对较高的重量储氢密度。

本发明提供了由存储材料中存储和释放氢的改进方法，以及改进的储氢材料组合物。

发明内容

一方面，本发明提供了一种释放氢的方法。所述方法包括将包含具有一种或多种非氢阳离子的氮化物的第一组合物、包含具有一种或多种非氢阳离子的氢化物的第二组合物和包含具有选自碱金属、碱土金属及其混合物的阳离子的化合物的第三组合物组合。产生具有最小浓度的气态反应性含氮化合物的含氢物流。

另一方面，提供了一种产生含氢气体物流的方法。该方法包括提供由氢化原料形成的储氢体系，所述氢化原料包括包含具有一种或多种非氢阳离子的氮化物的第一组合物、包含具有一种或多种非氢阳离子的氢化物的第二组合物，和包含具有选自碱金属、碱土金属及其混合物的阳离子的化合物的第三组合物。氢由所述储氢体系经脱氢反应产生，其中该含氢气体物流包括如此产生的具有最小浓度的反应性含氮化合物的氢。

再一个方面，本发明提供了储氢体系，其包括具有如下状态的材料：

(a)由原料形成并能够释放氢的氢化状态，所述原料包括包含具有一种或多种非氢阳离子的氮化物的第一组合物；包含具有一种或多种非氢阳离子的氢化物的第二组合物；和包含具有碱金属阳离子、碱土金属阳离子及其混合物的化合物的第三组合物；和

(b)由所述氢化状态释放氢后形成的脱氢状态，其包括：一种或多种副产物组合物，该副产物组合物分别包括：氮、和衍生自所述氮化物和衍生自所述氢化物的所述一种或多种非氢阳离子中的至少一种，和碱金属阳离子、碱土金属阳离子或其混合物，其中该一种或多种副产物组合物处于固态和/或液态。

通过以下提供的详细描述，本发明的其它应用领域将变得显而易见。应理解该详细描述和特定实施例，尽管说明了本发明的优选方面，但其仅为阐述目的，而不用于限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图，本发明将被更加充分地理解，其中：

图1显示了当温度升至350℃并然后与LiH的相对摩尔浓度保持恒定时，由组合储氢体系得到的氨和氢的相对重量损失，其中所述储氢体系包括稳定中间体化合物(Li₃BN₂H₈)与LiH的球磨研磨混合物；和

图2显示了部分Li-B-N-H相图。

具体实施方式

以下公开内容包含了仅为示例性的方面，不用于限制本公开内容、其应用或用途。

一方面，本发明提供了在降低、减少和/或抑制反应性含氮化合物形成的同时，存储和释放氢的方法。反应性含氮化合物包括任何不期望的包含氮原子的气态化合物如氨(NH₃)，但不包括惰性含氮化合物如氮气(N₂)。某些期望的储氢材料包含，尤其地，可潜在形成这类反应性含氮产物的氮。然而，许多使用氢的应用对于氨和其它这类反应性化合物的存在具有较低的耐受性。例如，在使用氢作为反应物的燃料电池中，氨可使燃料电池催化剂中毒，并进一步地由于其反应性，可劣化燃料电池体系中的其它组分。从而，优选由多种含氮储氢材料中释放氢，同时将气态反应性含氮产物的产生降至最小和/或消除，从而改进由这类储氢材料产生的含氢气体物流的纯度。