[发明专利]去除硼氢化钠分解制氢胶体产物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除偏硼酸钠胶体的方法，属于电化学领域。

背景技术

氢气在化学工业中的应用十分广泛，同时氢能源可能成为将来理想的清洁能源，其地位不容置疑。而作为新一代清洁能源的质子交换膜燃料电池要实现室温下使用以氢气为燃料是最佳的选择[Wee，J.H.J.Power Sources，2006，155：329]。质子交换膜燃料电池可以在温和条件下高效地将氢的化学能转化为电能，从而做到零排放。这就是利用氢作为载能体，采用燃料电池技术将氢与大气中的氧转化为各种用途的电能，如汽车动力、家庭用电等。然而要实现氢气作为新的清洁能源，在技术上也存在许多困难，主要是缺乏方便、可直接利用的供氢方法和安全、高效、经济和轻便的储氢技术。因此，发展氢能的主要技术关键是能找到安全生产、储送和储存氢气的一体化技术。

硼氢化钠是一种白色晶状粉末，本身储氢容量为10.8％(质量分数)，真空中，在400℃条件下还能稳定地存在，无毒性。光谱数据表明，BH₄^-离子是对称的四面体结构。硼氢化钠是一种强还原剂，工业上用作布料染料，在室温下和水接触即可反应产生氢气，反应如下：               (1)

反应(1)的产氢速度强烈依赖于溶液的pH值和温度，其关系可由以下经验式计算：

        Log t_1/2＝pH-(0.034T-1.92)        (2)

式中t_1/2是半衰期(NaBH₄水溶液分解1/2的时间)，以分钟为单位；T是绝对温度，以K为单位。

Schlesinger等人发现[Schlesinger，et.al.J.Am.Chem.Soc.，1953，75：215]，当催化剂存在时，，硼氢化钠在强碱性水溶液中可水解发生氢气和偏硼酸钠。在一定浓度下，偏硼酸钠会形成胶体而悬浮在溶液中。Brown等人[Brown，H.C.，Brown，C.A.J.Am.Chem.Soc.，1962，84：1493]研究了一系列金属盐后发现，铑和钌盐能以最快的速度由NaBH₄溶液释放出氢气。至此，催化硼氢化钠分解便成了现场制氢的主流研究方向。

然而，催化硼氢化钠分解也存在着许多困难。首先要寻找合适的催化剂，另外就是高浓度硼氢化钠溶液反应后生成的胶体会毒化催化剂，使得硼氢化钠分解制氢的可控性大大降低，因而无法实用化。

NaBH₄在水中的溶解度为0.55g/gH₂O(25℃)，而偏硼酸钠NaBO₂在水中的溶解度却只有0.28g/gH₂O。因此，如果要使反应生成的NaBO₂不形成胶体，溶液中NaBH₄的含量必须低于0.16g/gH₂O。Xia等人[Xia，Z.T.，Chan，S.H.，J.Power Sources，2005，152：46]在研究中也发现，当溶液中NaBH4的质量分数过高时，水解中消耗大量的水致使生成的NaBO₂直接以胶体的形式呈现出来。我们的研究也发现，当溶液中NaBH₄的质量分数超过15wt％时，反应后的体系既不是呈透明的溶液状也没有明显出现晶体物质，产物以胶体状存在。NaBH₄分解制氢需要催化剂，而当NaBH₄溶液浓度大于20wt％时，溶液中不断生成的胶体NaBO₂附载在催化剂上，抑制了催化剂的催化性能，使得硼氢化钠分解速度降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种用于去除硼氢化钠分解制氢胶体产物的方法。本发明通过如下技术方案实现：

一种去除硼氢化钠分解制氢胶体产物的方法，其特点在于在含NaBH₄溶液的容器中加入两个电极，一个为正极，另一个为负极，在两电极之间接入直流电源，使NaBH₄分解产生的偏硼酸钠胶体以电泳方式向正极运动而除去。所述电极的正负极和材料可变。

上述方法中，其特点在于所述的直流电源的电压范围为0.2-1.5V，一般为0.3-1.2V，较好为0.5-1.0V。

上述方法中，所述两个电极中的任一个电极为不锈钢电极、碳纸电极、泡沫镍电极或铜电极。