[发明专利]制备Co-P-B/泡沫镍催化床用于硼氢化钠水解制氢的方法

说明书

本发明公开了制备Co‑P‑B/泡沫镍催化床用于硼氢化钠水解制氢的方法，其特征在于：包括以下步骤：一：制备Co‑P‑B催化剂浆料；二：喷涂法负载Co‑P‑B催化剂于泡沫镍上：负载前，先将泡沫镍超声清洗，以去除泡沫镍表面的氧化物与杂质；再将通过步骤一制得的Co‑P‑B催化剂浆料均匀喷涂于泡沫镍上，并在真空干燥箱中烘干；三：催化硼氢化钠水解制氢：将负载好Co‑P‑B催化剂的泡沫镍制作成催化床放入反应室中，将反应液硼氢化钠碱性溶液通过输送单元输入反应室中，反应液与催化床接触后，发生水解反应生成H₂，反应生成的H₂经过气液分离单元分离出；本发明可广泛应用于环保、能源等领域。

技术领域

本发明涉及氢气制备的方法，具体涉及制备Co-P-B/泡沫镍催化床用于硼氢化钠水解制氢的方法。

背景技术

便携式氢燃料电池系统目前已在无人机、车用、机器人、军事、农业等领域得到广泛关注。该系统由储氢部件与氢燃料电池堆两部分组成，目前限制其能量密度的主要瓶颈在于储氢部件。常用的储氢方式主要有压缩氢气瓶、液化氢储存、金属氢化物、化学氢化物等。其中，化学氢化物储氢率高，安全便捷，易于处理与运输，可实现低压在线供氢，具有独特的发展优势。

氢化物中，硼氢化钠(NaBH₄)水解制氢是一种极具潜力的在线制氢方式，其水解方程式为：

NaBH₄+2H₂O→NaBO₂+4H₂ΔH＝-217kJ/mol

常温下，NaBH₄水解速率较为缓慢，在溶液中加入NaOH、KOH等碱性稳定剂，可抑制其自水解反应的发生。在pH＝14时，NaBH₄碱性溶液可稳定储存数月，在催化剂的作用下即可实现快速产氢。采用NaBH₄碱性溶液在线水解制氢的优点主要有:1)硼氢化钠质量储氢率高，理论值为10.8wt.％；2)反应所制得氢气纯度高，气相产物仅有氢气；3)反应转化率高，产氢速率快；4)无毒不易燃，可稳定储存，方便运输与携带；5)副产物为偏硼酸钠(NaBO₂)，性质稳定，无毒不易燃，对环境无害。

催化床在硼氢化钠水解制氢系统中至关重要，是影响制氢速率与NaBH₄反应转化率的决定性因素。贵金属催化剂如铂、铑、钌等催化水解性能良好，但储量有限，价格昂贵，从而限制了其规模化生产和应用。非贵金属催化剂如钴、镍、铜及其合金显示出高效的催化活性，价格低廉，是工业应用的最佳选择。其中，以钴为催化活性中心的Co-P-B是一种高效的NaBH₄水解制氢催化剂。在连续流反应器中，粉末状催化剂易造成催化剂团聚，管道堵塞，反应之后难以分离回收再利用的问题，因此常将催化剂负载在固态基底上使用。常用的负载基底包括：碳、硅、泡沫镍、铝、离子交换树脂、金属有机骨架等。其中，泡沫镍机械强度高，具有发达的孔隙结构，在催化反应中能保持良好的热化学稳定性，是催化NaBH₄水解制氢的良好基底。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备Co-P-B/泡沫镍催化床用于硼氢化钠水解制氢的方法。

本发明的技术方案是,一种制备Co-P-B/泡沫镍催化床用于硼氢化钠水解制氢的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：制备Co-P-B催化剂浆料，具体为：

(1)、配制Co²⁺盐与H₂PO₂^-盐的混合溶液，记为前驱体溶液；

(2)、配制硼氢化钠碱性溶液；

(3)、将步骤(2)配制的碱性溶液缓慢加入到前驱体溶液中，剧烈搅拌，获得含有Co-P-B催化剂颗粒的悬浊液；