[发明专利]一种用于硼氢化物水解制氢的催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硼氢化物水解制氢系统领域，可用于氢氧燃料电池供氢系统。

背景技术

氢能是未来最有希望的能源之一，而以氢气作为原料的氢氧燃料电池是最理想的化学电源。氢氧燃料电池具有高比能量、无污染、寿命长等显著特点，被人们称之为“绿色发电机”，以氢氧燃料电池驱动的电动汽车被称为“零污染汽车”。目前世界各国都在大力研究开发氢氧燃料电池技术，以期实现广泛应用的目的。然而阻碍其广泛应用的主要原因之一就是缺乏一种高效合理的氢源。虽然目前已有多种成熟的储氢技术和手段，例如液态储氢、高压储氢等，但由于使用的容器笨重且对材质要求高，能量密度低等缺点不适合作为便携式燃料电池的氢源。硼氢化物水解制氢是一种简单高效的制氢技术，由于硼氢化物催化供氢具有可以按需要快速、可靠、可控的输出氢气等优势，受到人们的普遍青睐。在这一供氢系统中，催化剂是其重要的关键材料，研制出高催化效率、高稳定性的催化剂成为催化供氢技术的研究重点之一。以往由NaBH₄制氢主要采用阴离子交换树脂担载钌(Ru)、铂(Pt)等贵金属做催化剂。与离子交换树脂质相比，泡沫镍具有良好的结构强度，催化剂的机械性能也将随之提升。专利03118847公开了一种催化剂及其制备方法和用途，虽然该催化剂的价格较为低廉，便于广泛应用，但非贵金属催化性能低于贵金属催化剂，难以满足较大功率燃料电池的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于硼氢化物水解制氢的高效催化剂的制备方法。该催化剂制备工艺简单，催化性能优良，使用寿命长，能够适用于各种氢氧燃料电池的硼氢化物供氢系统。

本发明提供的技术方案是：通过载体泡沫镍与铂族金属盐发生氧化还原反应而制备，将清洗干净的金属泡沫镍放入质量浓度为0.5％的钯盐溶液中预镀2min至30min，以Pd作为载体和催化剂间的过渡层，用于提高载体与催化剂间的结合力，减少催化剂的脱落，从而增强催化剂的使用寿命。之后置入pH值为2至7且浓度为0.02mol/L至0.03mol/L之间的铂族金属盐溶液中，泡沫镍质量与铂族金属盐溶液的质量比保持在1：50至1：100之间，浸渍20至40小时或浸渍至铂族金属盐溶液出现沉淀，在此期间，铂族金属盐与泡沫镍发生氧化还原反应，铂族金属均匀沉积在泡沫镍表面，将沉积后的催化剂洗涤干燥而得到所需催化剂。

上述催化剂的铂族金属盐选择铂、钌、铑、铱盐的一种或其中多种的混合，对应得到的金属为铂、钌、铑、铱的金属单质。铂族金属盐为铂族金属的氯化物、硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐的一种或其中多种的混合物。

上述催化剂中泡沫镍质量与铂族金属溶液的质量比在1：50至1：100之间以及浸渍时间可根据不同铂族金属溶液的浓度变化而变化。

上述得到所需催化剂的担载量为10％-40％。

将制备好的催化剂放入硼氢化物碱性溶液中，催化剂与溶液接触即可产生氢气。

本发明所使用的催化剂为铂族金属催化剂，制备方法简单，催化活性高，采用钯作为载体与催化剂的过渡层，增强了催化剂在载体上的附着力，减少了催化剂在使用过程中的脱落，从而使得使用寿命延长，与未采用钯作为过渡层的催化剂相比，使用寿命可以提高一倍以上，并可循环多次利用。能够适用于各种氢氧燃料电池的硼氢化物供氢系统，应用前景广泛。

附图说明

图1为实施例1中催化剂催化制氢的时间与产氢量的关系图。

图2为实施例1中制备的催化剂的形貌(电镜照片)。

图3为实施例2中催化剂催化制氢的时间与产氢量的关系图。

图4为实施例3未添加Pd的催化剂使用后形貌(电镜照片)。

图5为实施例3添加Pd的催化剂使用后形貌(电镜照片)。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1：将泡沫镍放入无水乙醇中超声清洗15min，洗净后放入浓度为0.01mol/L的盐酸溶液中浸渍30min，清洗干净后干燥称重为0.1728g，将其放入质量浓度为0.5％的PdCl₂溶液中浸渍10min，取出后垂直置入15ml pH值为6、摩尔浓度为0.025mol/L的RuCl₃溶液中浸渍35小时后取出，洗涤干燥，即得本发明所需催化剂，所得催化剂质量为0.1816g，担载量约为38％。其反应式如下：

3Ni+2RuCl₃＝2Ru+3NiCl₂