[发明专利]一种产氢组合物及其制备方法与制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢能技术领域，主要涉及一种利用金属粉体的组合物进行自发水解制取氢气的方法。

背景技术

氢气是一种非常有前途的可再生清洁能源，相比起其它的能源，氢能具有非常明显的优越性，因为氢的能量密度大，单位质量氢反应所释放的热能是汽油的三倍。而且，氢与氧反应唯一的产物就是水，不会对环境造成负面影响。特别是以氢气为原料的燃料电池和氢气发动机的问世，使世界范围内的汽车工业面临一场深刻的革命。要实现氢能的广泛运用，首先必须解决两个问题：1、氢气的现场供应；2、氢气的存储运输。目前常用的制氢方法有电解水制氢、化石能源制氢、生物制氢、烃类分解制氢、氨裂解制氢、硫化氢分解制氢、太阳能直接光电制氢、辐射性催化剂制氢、电子共振裂解水、氢化物水解制氢等等。而主要的储氢方法有高压气态储氢、液化储氢、金属氧化物储氢、碳质吸附储氢和化学氢化物储氢。

氢是质子交换膜燃料电池的高效燃料，但是，氢的生产、运输和储存在产业结构上还存在很大问题，特别对于便携式燃料电池的应用，现场制氢和供氢系统的建立非常迫切。金属氢化物储氢技术是一种可小型化的储氢技术方法，这种储氢方法尽管具有充放氢可逆性好、循环寿命长等优点，但是，由于金属的密度大，储氢容量低、储氢合金容易粉化，绝大多数金属的储氢质量分数为1.5 %~3 %，无法满足实用化要求。而在现有的化学品产氢技术中，氢化镁是其中一种产氢材料，它遇水可以发生水解，反应速率快，具有十分优良的放氢动力学性质。但氢化镁水解反应非常激烈，产氢速率难以控制，遇空气可自发燃烧，具有一定危险性，不利于保存，而且，氢化镁的价格昂贵，制氢成本高。

硼氢化物是一类化学储氢材料，以硼氢化钠为例，它在二十世纪五十年代开始用作还原剂时，人们就认识到它能水解产氢的特性，并加以利用。硼氢化钠作为一种良好的储氢材料能够在一定条件下稳定保存，它的半衰期长，在加碱情况下能稳定存在。目前利用硼氢化物水解制氢的方法主要是利用催化剂分解。为了改善产氢效果，一般都会将催化剂负载到高比表面积的基底上，但这种方法还是有很大的局限性：1，将催化剂负载到基底上的工艺过程复杂，同时在制作过程中会造成催化剂的损耗，增加催化剂的制作时间和成本；2，催化剂在基底上的附着力差，因为反应过程中产生的氢气会不断冲击基底上的催化剂，使催化剂从基底上脱落，影响反应的效果；3，硼氢化物溶液需要首先用强碱稳定，不仅实际应用困难，而且容易引起爬碱、粘接、腐蚀等问题；4，硼氢化物在反应过程中会不断地生成偏硼酸盐，对于高浓度的硼氢化物溶液，随着水解反应过程中水的不断消耗，偏硼酸盐会以胶体的形式存在于溶液中，这些胶体会覆盖在基底表面，抑制催化剂的催化效果，使反应速率很快衰减，从而难以实现大规模的稳定产氢[E.Y. Marrero-Alfonso, et al., Int. J. Hydrogen Energy, 2007, 32,4723-4730]。

中国专利[公开号CN 101568487A]披露了一种产氢组合物，其中涉及铝粉（氧化铝粉）、氧化钙、氢氧化钠、氯化物等组分。这种组合物能快速产氢，但是产氢速度较难调控。由于添加强碱组分用于溶解氢氧化铝，溶液的pH值较高；由于添加了氧化钙，反应体系发热严重，因为氧化钙溶解释放大量的热量，等等，造成使用不方便。 中国专利申请[申请号200810010747.X，200810229173.5]披露了一种解水铝制氢配方，用卤素化铝等与铝粉混合而成。这种配方需要一定的温度启动，因此需要辅助加热装置，便携式使用由有难度。 

发明内容

本发明的目的是在于克服现有金属粉体产氢技术上的不足，提供一种产氢组合物及其制备方法与制氢方法，本发明能实现方便、可控和稳定性高的现场供氢。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种产氢组合物，由金属粉体、活化剂和添加剂混合得到，所述的金属粉体为铝粉、镁粉或锌粉中的一种或两种以上的混合物；所述活化剂为氯化钠、氯化钾或氟化钠中的一种或两种以上的混合物；所述的添加剂为氢氧化钙、氢氧化钡或氯化钙中的一种或一种以上的混合物。

作为上述产氢组合物进一步优化的技术方案，所述金属粉体占组合物的重量比为50-90%；所述活化剂占组合物的重量比为0.1-20%；所述添加剂占组合物的重量比为0.1-30%。

作为上述产氢组合物进一步优化的技术方案，将所述金属粉体、活化剂和添加剂通过球磨混合均匀得所述产氢组合物。

上述产氢组合物的制氢方法，将所述产氢组合物加入水中，即能稳定地产生氢气。