[发明专利]活化氮化硼的方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性氮化硼的制备，更具体地，涉及用于燃料电池、电解槽或 蓄电池中的活性氮化硼。

背景技术

WO 2006/003328公开了使用氮化硼陶瓷来实现质子和电子之间的碰撞以及 储存氢。

发明内容

本发明尤其在于提供一种活化氮化硼的方法，采用该方法，可以提高该物 质的质子传导性，这是有利的，尤其在氮化硼用于制造燃料电池、电解槽或蓄 电池的情况下是有利的。

因此，根据本发明一方面的发明目的是一种活化氮化硼的方法，包括以下 步骤：

i)将氮化硼暴露于使得能够提供H₃O⁺离子和/或-OH羟基的流体中并在氮 化硼中产生B-OH键和/或NH键，

ii)除去所述流体并回收所述活性氮化硼。

质子可以容易地接枝到羟基的氧上和/或NH的氮上，从而提高氮化硼的质 子传导性。

氮化硼的活化是指一种方法，采用该方法可以提高氮化硼中的质子传导性。 在完全活化的氮化硼中，所形成的B-OH键和NH键的数目足以允许质子从 B-OH基团的氧上或NH基团的氮上可用的偶极子(doublet)转移到另一个相邻 的偶极子，继而形成NH₂⁺和BOH₂⁺基团。

质子的传导还可以通过插入到氮化硼的氮空位中的氧原子上可用的偶极子 进行。这样的含有氧原子的氮空位可以尤其是在氮化硼由B₂O₃或由H₃BO₃获 得时存在。

所述活性氮化硼随后可以用于制造燃料电池、电解槽或蓄电池。

所述流体可以是溶液。所述流体可以例如是含有H₃O⁺离子的酸溶液，例如 强酸如HCl、H₂SO₄、H₃PO₄或弱酸，或者它还可以不是酸溶液，而是例如含有 OH^-离子的碱性溶液，例如苏打、苛性钾溶液。所述溶液的浓度可能对所获得的 活化速率和水平有影响，也就是说，对所获得的质子传导性的水平而不是对实 际活化的发生率有影响。所述酸浓度可以例如在1mol/L到5mol/L之间，苏打 的浓度可以在0.5mol/L到1mol/L之间。pH值可以例如为1。

所使用的流体还可以仅仅是水。

在这种情况下，例如，在流体中还可以浸没有铁(例如以铁网的形式)，并 且整体都可以置于电场作用下，以促进氧化铁和OH^-离子的产生。

所述流体可以是气体，例如达到高温(例如约300℃)的蒸气。

所述流体还可以是两相的，例如以雾的形式出现。

为了促进B-OH和NH₂键的产生，所述氮化硼和所述流体可以经受电场作 用，例如15～40,000V/m、乃至大约15,000V/m的电场。15,000V/m的电场相当 于在氮化硼厚度为100μm的情况下施加1.5V的电压，或者在厚度为1mm的情 况下15V。

所施加的电压可以例如为1.5V到50V，例如约30V。电压源可以是恒定的， 或者非恒定的。可以将其构造成使得自动检测活化的结束，例如当氮化硼中的 电流密度突然增加时。氮化硼活化过程中的电流强度可以为约10mA/cm²到1000 mA/cm²。

所述电场可以通过外部发生器产生。

所使用的电极，即阴极和阳极，可以例如为铂。所述电极的形状可以例如 是平面的或非平面的。它们可以例如以网状形式出现。所述电极可以垂直地或 非垂直地取向，例如水平地或者非水平地取向。

由于存在电场，例如可以克服氮化硼的天然疏水性。活化期间可以在阴极 处产生二氢，然后在阳极处产生二氧。在阳极和阴极处形成的二氢和二氧可以 在槽中回收。

所述流体可以在氮化硼的任一侧例如通过泵强制流动。

通过流体进行的活化在0℃到90℃的温度下进行，例如约60℃，乃至室温。