[发明专利]一种用于硼氢化物制氢的除碱方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢气的净化方法，具体地讲是涉及一种用于硼氢化物制氢的除碱方法。

背景技术

氢是一种清洁燃料，因为其可以在氢气消耗装置例如燃料电池或者内燃机中与氧气反应 产生能量和水，在反应中没有其它副产物，因此，使用氢作为燃料有效的解决了使用石油燃 料时伴随的环境问题。但是，如何安全、有效的存储氢气一直是技术人员在努力解决的问题 ，许多氢载体包括烃、金属氢化物和化学氢化物都被视为氢储存和供应系统，例如碱金属氢 化物、碱金属铝氢化物和碱金属硼氢化物。其中硼氢化物是一种高储氢含量的材料，既能催 化水解释放氢气作为高容量、高纯氢源材料，又可直接通过电化学方式作为高容量负极材料 ，在典型的多相催化体系中，硼氢化物和水产生氢气和硼酸盐的化学计量反应可以用下面的 化学反应表示：

这种供氢方法，具有以下几个方面的优点：(1)硼氢化钠储氢燃料是一种环境友好的 物质，整个发氢与使用过程不排放含碳和含氮的有害气体；(2)与其他储氢方式相比，可 采用液态储存氢的方式，燃料的储氢量高，可达到10.8wt％，是金属氢化物储氢的10倍；(3 )由于使用固体硼氢化钠，储存、使用安全，运载方便；(4)氢气纯度高，不会造成燃料 电池电极催化剂的毒化，也没有伴生气体，不会造成大气环境的污染；(5)能源利用率高 ，反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH₄及一部分水中的氢释放出来。近来，将硼氢化 钠作为储氢载体用于供氢装置已经引起了人们的极大兴趣和深入研究。

现有技术主要针对硼氢化钠制氢用催化剂及氢气发生器的研究，由于气相产物只有氢气 ，普遍认为所产生的氢气纯度较高，不存在污染燃料电池的CO等杂质，但在实际反应过程中 ，由于原料液是硼氢化钠的碱性溶液，反应具有较高的反应速度和较大的热效应，氢气逸出 的过程中夹带了大量的碱雾，即呈较强的碱性，如果不经处理直接供给质子交换膜燃料电池 (PEMFC)，会严重影响PEMFC的性能及寿命。因此必须对硼氢化钠水解产生的氢气进行净 化去除碱雾，以保证燃料电池的正常运行。

中国专利公开号为CN 2305409Y报道了水解制氢装置中氢气的净化除碱问题，由于设置 冷却冷凝装置不适用于便携式装置；采用酸液洗涤产生的氢气可以有效除碱，但进气管必须 伸到酸液面以下，反应器压力降低时导致酸液容易进入燃料电池电堆或氢气发生器，严重损 害制氢设备。此外，采用酸液洗涤氢气中含有的碱时，由于酸液的存在，导致整个净化装置 不能倒置，否则引起酸液倒流。一旦酸液倒流到硼氢化物溶液中，会引发剧烈反应，引起爆 炸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效节约净化装置的体积、除碱效率高、避免酸液 倒流、净化装置具有万向性的氢气除碱方法。

为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性 的劳动，研制出了一种用于硼氢化物制氢的除碱方法，所述除碱方法采用固体净化介质除去 硼氢化钠制得的氢气中的碱雾，所述的固体净化介质为固体超强酸或固体超强酸和吸水材料 的结合物。

所述的固体超强酸为负载型固体超强酸、无机盐复配而成的固体超强酸、硫酸根离 子改性金属氧化物、氟代磺酸化离子交换树脂、杂多酸、强酸型分子筛、AlCl₃与磺酸根离 子交换树脂形成的配合物固体超强酸中的一类或其中几类的混合物。

所述的吸水材料为分子筛、硅胶、碱石灰、脱脂棉、吸水纸中的一种或其中几种的混 合物。

所述的固体超强酸和吸水材料结合物的结构为吸水材料设于固体超强酸前后，将固体超 强酸夹在中间。

所述的固体超强酸和吸水材料结合物还可以为固体超强酸和吸水材料混合而成的混合体 。