[发明专利]一种降低硼氢化锂放氢温度的方法

说明书

本发明公开了一种降低硼氢化锂放氢温度的方法，属于储氢材料技术领域。该方法包括下述步骤：首先，采用真空感应熔炼法将摩尔比为3:7的金属单质镍和锰熔炼成合金，并将合金机械粉碎成粒度小于100μm的粉末；然后，将合金粉末加入到硫酸铵溶液中并搅拌，经去离子水和无水乙醇洗涤后，进行真空干燥，得到硫酸铵处理产物；最后，称取质量比为1～4:5的硼氢化锂和硫酸铵处理产物，倒入无水四氢呋喃溶液中并搅拌，再在真空下将溶液抽取干净，即可获得改性的硼氢化锂。本发明所提供的降低硼氢化锂放氢温度的方法，其工艺简单，安全可靠，原料来源广，价格低廉；经改性的硼氢化锂具有低的放氢温度和高的放氢量。

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种降低硼氢化锂放氢温度的方法。

背景技术

氢能具有高效、清洁、来源丰富且无毒害等优点，被认为是本世纪最具发展潜力的洁净能源之一。氢气的高效、安全存储和运输是制约其实用化的瓶颈，因而储氢技术被认为是氢能实用化的关键技术。在已开发的储氢材料中，硼氢化锂(LiBH₄)具有高达13.8wt.％的储氢容量但其放氢温度太高(起始放氢温度高于370℃，600℃时只能放出约一半的氢)、再吸氢条件苛刻(600℃和15MPa)，严重阻碍了其实用化进程[P.Mauron,F.Buchter,O.Friedrichs,et al.,J.Phys.Chem.B,2008,112:906-910]。因此，对于硼氢化锂这类高容量的配位氢化物储氢材料而言，降低放氢温度、改善可逆再吸氢性能是促进其应用的关键。

近年来，人们发展了一种将硼氢化锂负载于一定的基体(如介孔SiO₂、介孔碳、碳气凝胶和多孔石墨等)上，借助基体与硼氢化锂之间的相互作用，来降低硼氢化锂的放氢温度。例如，Zhao等研究了碳气凝胶(CA)和掺杂有CoNiB纳米颗粒的碳气凝胶负载硼氢化锂的升温放氢性能，结果表明，LiBH₄@CA和LiBH₄@CA@CoNiB体系的起始放氢温度分别为215和192℃；最大放氢温度分别为365和320℃[Zhao Y,Jiao L,Liu Y,et al.,Inter J HydrogenEnergy,2014,39(2):917-926]。蔡荣等通过多孔膨胀石墨负载硼氢化锂，研究表明，其起始放氢温度为120℃，在360℃、真空条件下1h内可以释放8.4wt.％的氢气，放氢结束温度约500℃左右。[蔡荣,杨龙,亓卫东,等,电源技术,2016,40(8):1615-1617,1632]。虽然已有工作取得了不少正面结果，但硼氢化锂的初始和结束放氢温度仍显偏高，介孔SiO₂、介孔碳、碳气凝胶和多孔石墨等载体的制备工艺相对复杂，价格也有待降低。

发明内容

本发明针对现有硼氢化锂储氢技术的不足，提供了一种降低硼氢化锂放氢温度的方法。

该方法具体包括以下步骤：

(1)采用真空感应熔炼法将镍和锰熔炼成合金，并将合金机械粉碎成粒度小于100μm的粉末；

(2)将步骤(1)所得的合金粉末加入到硫酸铵溶液中并搅拌，经去离子水和无水乙醇洗涤后，进行真空干燥，得到硫酸铵处理产物；

(3)称取硼氢化锂和步骤(2)所得的硫酸铵处理产物，倒入无水四氢呋喃溶液中并搅拌，再在真空下将溶液抽取干净，即可获得改性的硼氢化锂。

所述步骤(1)中镍和锰的摩尔比为3:7，纯度不低于99.5％。

所述步骤(2)中硫酸铵溶液的浓度为1～2mol/L，搅拌温度为40～50℃。

所述步骤(3)中硼氢化锂和硫酸铵处理产物的质量比为1～4:5。

本发明的科学原理如下：