[发明专利]储氢复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及能够在储存状态与非储存状态之间进行基本上可逆转换的储氢复合材料，以及制备这种储氢复合材料方法。

背景技术

近来，通过氢进行能量储存已经变得越来越重要。现在有多种技术用来储存氢气的技术，其中据储存状态的不同可分为气态储存、液态储存和金属氢化物形式的化学键合状态储存。气态或液态氢的储存经常常导致安全问题。因此，将氢在化学键合状态以金属氢化物的形式来储存的储氢系统是有优势的。这种金属氢化物储氢具有储存状态与非储存状态，它们之间能够进行基本上可逆的转换。

特别值得注意的储氢金属氢化物是碱金属铝氢化物NaAlH₄、LiAlH₄、Li₃AlH₆、LiNa₂AlH₆、CaAlH₅和硼氢化物例如LiBH₄、NaBH₄、Mg(BH₄)₂、Ca(BH₄)₂，因为它们具有相对高的单位质量储氢能力。在NaAlH₄的情形中，氢通过例如下述反应步骤释放出来：

对于反应步骤(I)，在1巴(bar)H₂时的平衡温度是33℃，这与测得的约37kJ/mol H₂的反应焓一致，而对于反应步骤(II)，相应的平衡温度是110℃，这与测得的约47kJ/mol H₂的的反应焓一致。

当钠被另一种碱金属或碱土金属所取代和/或铝被元素周期表第三主族的另一种元素所取代时，反应焓发生改变。

迄今为止还没有发现铝氢化合物和硼氢化物的组合其所有反应步骤的热力学平衡处在大约室温(23℃)和1到10巴H₂的条件，对应于大约30kJ/mol的反应焓。然而，这样具有大约30kJ/mol反应焓的储氢材料将会合乎许多用途的需求。

发明内容

因此，本发明的目的是制备一种基于铝氢化物和/或硼氢化物的可以在储存状态与非储存状态之间进行基本上可逆转换的储氢材料，并且这种材料的转换反应的反应焓可以被设定在15至80kJ/mol H₂，优选在25至40kJ/mol H₂，例如约30kJ/mol H₂。

本发明的另一目的是提供一种生产这种储氢材料的方法。

所述目的是通过一种可在储存状态与非储存状态之间进行基本上可逆转换的储氢复合材料来实现的，且该复合材料在其储存状态包括至少一种含有碱金属或碱土金属和元素周期表第三主族元素的复合金属氢化物，也包括至少一种含有碱金属或碱土金属和元素周期表第三主族元素的复合金属卤化物。或者，在其存储状态包括至少一种含有碱金属或碱土金属和元素周期表第三主族元素的复合金属卤氢化物(Metallhalogenidhydrid)，以及在其非储存状态包括至少一种碱金属卤化物或碱土金属卤化物和一种元素周期表第三主族元素。

具体实施方式

所述卤化物优选地选自氟化物、氯化物、溴化物及其混合物。所述元素周期表第三主族的元素优选地选自硼、铝及其混合物。所述碱金属优选地选自锂、钠、钾及其混合物。碱土金属优选地选自铍、镁、钙及其混合物。