[发明专利]一种锂硼氮氢储氢材料

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用储氢材料，尤其是一种锂硼氮氢储氢材料。

背景技术

随着技术和经济的发展，人们对能源的需求日益增大，导致石油等传统能源日益枯竭，能源危机日益严峻。另一方面，由传统石化燃料引起的环境污染也日益威胁人们的生活，温室气体的排放、酸雨的形成无不与其息息相关。发展绿色的可替代燃料，既可以解决能源问题，又可以减少对环境的污染。氢，由于其高效、清洁无污染和易于产生及运输等特点，被视为未来最理想的能源载体。使用氢作为交通工具的燃料，将结束其温室气体等污染物排放的历史。氢能源系统包括氢的产生、氢的储存和氢的利用，其中储氢技术是氢能实用化的关键性技术之一。

利用氢与储氢材料的相互作用生成氢化物的固态储氢方式由于其安全、高效，被认为是最有希望实用化的一种储氢技术。但由于现有的金属氢化物储氢材料的储氢密度较低，难以满足燃料电池汽车用储氢系统对储氢密度的要求，因此迫切需要开发新型高容量储氢材料。

近年来，轻金属配位氢化物和轻金属氮氢化物储氢材料由于其高的储氢容量，现已成为人们研究的热点。尤其是轻金属氮氢化物储氢材料的发现，开创了新型高容量储氢材料的一个崭新领域。在上述研究的基础上，科研人员将轻金属配位氢化物和轻金属氮氢化物储氢材料复合，开发出了锂硼氮氢复合储氢材料，该材料的储氢密度高达10wt％以上，远远超过了国际能源联合会和美国能源部对车载储氢系统能量密度的要求，从而引起了人们的广泛关注。但目前所开发的锂硼氮氢复合储氢材料的放氢温度普遍较高，放氢起始温度在200℃以上，放氢速度较慢，难以满足实际应用要求。因此，进一步研究开发放氢温度较低、放氢速率较快的新型锂硼氮氢储氢材料已经成为氢能研究领域的一个重点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种锂硼氮氢储氢材料。

锂硼氮氢储氢材料的成分为Li_aBN_bH_c-xM(OH)_n，其中M为过渡族金属元素，2≤a≤4，1≤b≤3，6≤c≤10，x＝0.01-0.2，n为M的价态。

所述的过渡族金属元素为Sc、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Ru、Rh、Pd、Hf、Ir、Pt、Au、Pb或它们的混合物。

所述的Li_aBN_bH_c-xM(OH)_n是在真空、惰性气氛或氢气氛下，通过机械混合的方式获得。

本发明的锂硼氮氢储氢材料，储氢容量在8wt％以上，放氢温度低，起始放氢温度在70℃左右，放氢速度快，在190℃的条件下30min内可放出9.0wt％以上的氢，是一种性能优良的储氢材料。

附图说明

图1是LiBH₄/2LiNH₂-0.03Co(OH)₂样品和LiBH₄/2LiNH₂样品的程序控温脱附比较曲线；

图2是LiBH₄/3LiNH₂-0.1Co(OH)₂样品在150℃以及190℃时的放氢曲线；

图3是LiBH₄/2LiNH₂-0.08(Ni(OH)₂-Cu(OH)₂)样品的放氢曲线；

图4是LiBH₄/3LiNH₂-0.15(Rh(OH)₂-Pd(OH)₂-Re(OH)₂)样品170℃时的放氢曲线。

具体实施方式

将LiBH₄、LiNH₂与M(OH)₂按一定摩尔比混合，然后将混合物分别在真空、惰性气氛或氢气氛下进行机械球磨，球料比为30-100∶1，转速为100-550rpm，制备得到锂硼氮氢储氢材料，测试样品的放氢性能。由于样品较易与氧气和水反应，所有的样品称量及样品转移均在充有高纯氩气或氮气的手套箱中进行，其中手套箱中氧和水的含量小于50ppm。