[发明专利]一种超微碳孔NaAlH4

说明书

本发明属于新能源氢能的储氢材料与技术领域，具体公开了一种利用超微碳孔基体负载NaAlH₄的储氢材料及其制备方法。本发明制备的超微碳孔约束的NaAlH₄储氢材料，由超微碳孔约束NaAlH₄颗粒，直径能达到2纳米以下，其制备步骤是：首先将NaAlH₄粉料和超微碳孔粉料Z混合均匀后，放入密闭容器并抽真空；再将所述真空容器在恒温185℃～195℃保温一段时间；待真空容器冷却后，最后通过机械研磨得到超微碳孔储氢NaAlH₄‑C粉料。本发明制备的超微碳孔NaAlH₄储氢粉料既改善了储氢材料的脱加氢性能，又能不影响其在工业中进行的大规模生产。

技术领域

本发明属于新能源氢能的储氢材料与技术领域，具体涉及一种利用超微碳孔基体负载NaAlH₄的储氢材料及其制备方法。

背景技术

众多新能源中，氢能是具有巨大发展潜力的未来能源之一。氢能是一种洁净的能源载体，同时又具有可储、可输的特点。目前，它是理想的低污染甚至零污染的车用能源，从长远看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。然而，在实际应用过程中，如何实现高密度和安全的存储成为当前的技术瓶颈。已知根据氢的三种不同状态，将储氢方式分为高压气态储氢、低温液态储氢和固态材料储氢三类。不同于气态或液态储氢，固态储氢是通过氢与材料的作用形成化合物或固溶体来实现的。固态储氢材料的储氢密度是相同温度压力条件下气态储氢的1000倍左右，而且吸放氢速度适宜，具有高安全性。由于其储氢能力强、污染小、安全系数高以及制备工艺的成熟，固态储氢材料是目前最为广泛应用的储氢材料。但当前已开发固态储氢合金的储存密度较低（～2wt%），难以满足实际需求。因此，开展高容量固态储氢材料的研究具有重要实用价值，可以推动氢燃料电池规模化应用。

NaAlH₄储氢材料其理论储氢量较高，但分解和再加氢过程伴随着晶格及化学键的破坏和重构，存在动力学性能慢，可逆加氢反应较差问题。针对上述问题，有研究采用润湿浸渍法制备碳孔约束的NaAlH₄，极大改善了其脱加氢性能，碳孔直径可达到1 nm以下。然而润湿浸渍法极难应用于工业量产，有研究采用熔融浸渍法将NaAlH₄装载入介孔碳（碳孔直径2～10 nm）的纳米孔道中，既改善了储氢材料的脱加氢性能，又将其在工业中进行了大规模生产。碳孔直径越小，纳米碳孔约束效果越好，如果有一种熔融浸渍方法可以将NaAlH₄储氢材料的碳孔直径做到2 nm以下的超微孔，则可以在实际工业应用中进一步提升储氢材料的脱加氢性能和储氢密度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种超微碳孔NaAlH₄储氢材料及其制备方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种超微碳孔NaAlH₄储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备超微碳孔粉料Z；

S2、将NaAlH₄粉料和超微碳孔粉料Z混合均匀后，得到混合料，将混合料转入密闭容器中，然后在真空条件下加热升温至185 ℃~195 ℃后保温，得到储氢混料；

S3、将步骤S2处理后的储氢混料冷却后研磨，得到超微碳孔储氢NaAlH₄-C粉料。

优选地，所述步骤S1中超微碳孔粉料Z的制备方法为：

S11、将PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物加入盐酸溶液中，静置或搅拌均匀，得到混合液；

S12、将碳酸二乙酯加入步骤S11制备的混合液中搅拌均匀，静置后抽滤，收集滤出物，将滤出物洗涤、干燥后研磨，得到粉料X；

S13、将1,4-二乙炔基苯粉料、粉料X充分溶解于硫酸溶液后蒸干，得到粉料Y，在保护气体氛围下将粉料Y加热碳化，得到碳化的粉料Y；