[发明专利]一种固态储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储氢材料领域，具体涉及一种新型储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，但是，由于缺少方便有效的储氢材料和储氢技术，氢能的应用长期以来受到了很大的阻碍。目前研究的储氢材料主要有储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体、碳基材料和金属有机框架材料(MOF)等。和储氢合金相比，配位氢化物具有更高的储氢量，例如，LiBH₄的储氢量为18％，远远超出了储氢合金例如AB₅、AB₂、A₂B以及V基固溶体储氢合金的的储氢量，这类储氢材料存在的主要缺点是合成困难并且吸放氢动力学性能差。氨基化合物储氢体系近年来得到了广泛研究。该体系储氢量高，使用条件相对温和。但是这类材料的低温下吸放氢动力学性能差、再吸氢温度过高并且可逆性差。和传统储氢方法相比，有机液体储氢在储氢性能上，例如储氢量、储氢效率、储存运输、循环寿命等方面具有更明显的优势，然而根据目前报道的结果显示，这种材料的脱氢效率还很低。不同于以上几种材料的是碳基材料和MOF材料，它们的储氢方式属于物理吸附储料，这类材料因其储氢安全、储氢效率高等优点得到了快速发展，目前存在的主要缺点是吸氢温度比较低，在室温条件下其吸氢量很少。虽然现在研究的储氢材料种类繁多，各具优点，但是根据美国能源部（Department of Energy，DOE）所提出的储氢量≥6.5wt%、分解温度为60-120℃、低成本和低毒的目标，迄今为止，还没有一个体系能够满足所有的要求。因此，寻找性能更好的储氢材料仍旧是目前研究的主要目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态储氢材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种固态储氢材料，该固态储氢材料由NaBO₂、Co₃B和稀土氧化物组成，所述固态储氢材料中Co₃B与稀土氧化物的质量分数之和为20-40%。

所述Co₃B：稀土氧化物的质量比为1:0.5-1.5。稀土氧化物的添加提高了储氢体系的储氢性能，但稀土氧化物与Co₃B的质量比超过最大比例后，储氢体系的储氢性能会降低。

所述稀土氧化物为Y₂O₃或CeO₂。

上述固态储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将Co₃B与稀土氧化物按Co₃B：稀土氧化物的质量比为1:0.5-1.5进行混合，得混合催化剂；

2）制备NaBH4碱性水溶液，NaBH₄碱性水溶液中NaBH₄的含量为NaBH₄与混合催化剂总质量的50-60%，将混合催化剂与NaBH₄碱性水溶液混合后于25-30℃进行水解放氢反应10-30分钟得水解产物，将水解产物过滤后在15-30℃下干燥12-24小时得NaBO₂-Co₃B-稀土氧化物体系，即固态储氢材料。

所述NaBH₄碱性水溶液的制备方法为：配制pH为12-13的NaOH水溶液，然后将NaBH₄溶解于NaOH水溶液中，NaBH₄的质量分数为8-10%。

本发明的优点是：本发明所述固态储氢材料的制备中所用仪器简单、工艺过程简单、易于控制，并且材料为硼氢化钠水解产物，材料的成本低；本发明制备得到的固态储氢材料可逆储氢量大、吸放氢条件温和、吸氢速度快、适合氢的高效储运及安全运输。

附图说明

图1为NaBO₂-Co₃B-Y₂O₃在室温、3MPa的氢压下吸氢3-5mim，然后在真空、150℃放氢的4次可逆放氢图。

图2为水解产物的XRD分析图。

图3为NaBO₂-Co₃B-Y₂O₃吸氢前（a）、第一次可逆放氢（b）和第3次可逆放氢（c）的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。