[发明专利]使用纳米管制造氢的方法及其物件

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案要求基于2005年12月22日申请的第60/752,407号美国临时专利申请案的本国优先权，此案全文在此用作参考。

技术领域

本发明揭示在活化源存在下使用纳米管(例如，碳纳米管)、含氢源(例如水)产生氢的方法。本发明还揭示用于实践所揭示的方法的装置。

背景技术

存在对替代能源的需要，以在不进一步负面影响环境的情况下减轻社会当前对烃燃料的依赖性。例如，制造氢的经济且安全的方法较为有益。

发明者已开发了对碳纳米管和使用碳纳米管的装置的多种使用。在一实施例中，本发明将碳纳米管的独特特性与所设计的以环境友好方式(即经由制造氢)满足当前与未来能量需求的新颖表现形式相结合。

发明内容

因此，揭示一种产生氢的方法，所述方法包含使纳米管(例如碳纳米管)在活化能存在下与含氢源接触。在一实施例中，在室温下执行所述方法。一个非限制氢源为一种化合物，例如H₂O。

还揭示一种通过在含纳米管材料存在下解离含氢源来产生氢的装置。在此实施例中，所述装置包含用来保持所述含氢源(例如水)与所述含纳米管材料的混合物的至少一个容器，并且视需要包含用来向所述混合物提供活化能的至少一个入口。

应了解，先前概括描述与以下详细描述仅是示范性和说明性的，而不是用于限制所主张的本发明。

附图说明

图1为使用通过光吸收来激活的水/碳纳米管混合物的本发明一实施例的制氢湿电池的示意图。

图2为使用通过经电场供应给铂电极的能量来激活的氘/碳纳米管混合物的本发明一实施例的制氢湿电池的示意图。

具体实施方式

A.定义

本发明中所使用的下列术语或短语具有下述含义：

将术语“纤维”或其任一形式定义为长度为L且直径为D(使得L大于D)的物品，其中D为内切纤维的横截面的圆的直径。在一实施例中，所使用的纤维的长径比L/D(或形状因子)的范围可为2:1至10⁹:1。本发明中所使用的纤维可包括包含一或多种不同组分的材料。

术语“纳米管”指平均直径通常在25至100nm的含括范围内的管状分子结构。可使用任一尺寸的长度。

术语“碳纳米管”或其任一形式指主要由排列于自行关闭以形成无缝圆柱管的壁的六方晶格(石墨片)中的碳原子构成的管状分子结构。这些管状片可单独(单壁)或作为许多嵌套层(多壁)而存在以形成圆柱形结构。

术语“双壁碳纳米管”指具有封闭碳笼、但具有至少一个开端的所述的碳纳米管的延长螺线管。

短语“环境背景辐射”指从包括陆源和宇宙射线(宇宙辐射)在内的多种天然与人工源所发射的辐射。

术语“官能化”(或其任一形式)指纳米管的表面附着有可改变纳米管的特性(例如其ζ电位)的一个原子或一组原子。

术语“掺杂”碳纳米管指六方碳的轧制片的晶体结构中存在除碳以外的离子或原子。掺杂碳纳米管表示六角环中的至少一个碳被非碳原子取代。

术语“等离子体”指电离气体，并且因为其独特特性而预期为与固体、液体和气体相比不同的物相。“电离”表示至少一个电子已从某一比例的原子或分子解离。自由电荷通常使等离子体导电，使得等离子体强烈回应电磁场。

将术语“超临界”(当用于“相”或“流体”时)定义为在超出物质的热力学临界点的温度和压力下的任一物质。所述物质具有如气体一样扩散通过固体并如液体一样溶解材料的独特能力。此外，所述物质的密度一经温度或压力的微小变化即容易变化。在一实施例中，水可处于超临界相。

术语“容器”指足以容纳碳纳米管和水的任一器皿或环境。例如，在一实施例中，容器可包含具有有限容积的实体容器，如石英或派热克斯(Pyrex)玻璃器具。在另一实施例中，容器可包含具有软边界的非实体容器，如电磁场。在另一实施例中，将纳米管并入微孔介质中并将其层压在一边上的薄层材料与另一边上的光学透明材料之间。

在一实施例中，氢制造可能需要添加活化能。此活化能可直接或间接以电磁刺激的形式出现，此赋予含氢化合物温度或电磁场的变化。初始活化能可为电流脉冲或电磁辐射的形式。

在另一实施例中，太阳辐射被碳纳米管吸收并用于执行水解。