[发明专利]用于氢气发生的胶体悬浮液

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物的用途，特别是用于氢气发生。

本发明还涉及一种从这种组合物生成氢气的发生装置以及该装置为燃料电池供氢的用途。

背景技术

石油储备的减少和和城市污染问题使得有必要开发比石油产品更不受约束和污染更少的新能源。

为此目的进行的诸多探索途径之一是使用一种燃料电池，其能够从氢和氧出发产生电力。

因为氢是清洁能源的载体，其与空气中的氧气一起燃烧释放出大量能量并只产生水。

然而，使用氢作为燃料总是面临生产和在使用前的储存的问题，尤其对于在车船上应用，这已经成为这种能量载体大规模发展的阻碍。

储氢是一个难于解决的技术问题。

最紧凑的、以液体形式的存储需要低温冷却到非常低的温度和适合汽车使用的达到非常绝热的储存器设计。

此外，几乎不可能长期存储少量的液态氢。目前，最好的储罐原型允许存储氢不到一个月的时间，因为氢气的损失是巨大的。

氢也能够以气态的形式存储。然而，由于氢的摩尔质量低，仅能以压缩的形式存储少量的氢，并且因为氢的分子体积小，由于孔隙度系统性地出现泄漏。因此，长期和安全地贮存气态氢是非常有限的。

我们还知道，可以可逆的方式在有吸附能力的结构中存储氢。这种存储方法使用具有或多或少提高了的与氢的亲和力的材料，具有很好的储存性能，但是仍需要对液态氢或气态进行处理。另一方面，在这些以氢化物的形式存储的系统需要安装加热装置用于氢的解吸。

因此，目前没有合适的用于存储氢的系统。

另一个减缓了将氢作为能源载体的开发的困难是获得氢的难度。

现有技术描述了几种生产氢的方法，如特别是通过电解水生成，通过将过热水蒸汽和碳的反应生成，烃裂解，例如甲醇或乙醇的醇重整，或还有通过水和碱金属或硼氢化物的反应生产。

然而，这些生产氢的方法需要复杂的设施和大量的能源，这使得通过已知方法生产氢难以被纳入一个便携式装置。

因此，与氢的储存和生产相关的各种制约目前阻碍了这种能源的大规模发展。

因而，存在一种对安全、高效地处理氢、适合移动应用的体系的需要。

发明内容

这就是本发明所解决的，本发明建议使用一种组合物，其能够通过化学反应在需要使用氢的时候生成氢，而无需存储氢。

特别地，本发明涉及一种用于生产氢的组合物，其为胶体悬浮液的形式，含有2至60％的悬浮在中性疏水稀释剂中的碱金属微粒。

本发明特别涉及从这种组合物开始生产氢的方法。本发明还涉及包含这种组合物的氢气生产装置以及该装置在所有需要氢的应用中的用途，例如用于给燃料电池或内燃机供氢。

“胶体悬浮液”是指多少具有粘性的液体组合物，其含有悬浮的尺寸微小的颗粒。

本发明现对照附图进行具体说明，其中，图1表示根据本发明的生产氢的装置的示意图。

根据本发明用于生产氢的组合物含有2-60％的、悬浮在中性疏水稀释剂中的碱金属微粒。所述碱金属微粒在胶体悬浮液中的比例特别适合于氢气生产。优选，更适合的碱金属的浓度为5至40％。

碱金属可特别选自钠或锂。优选，根据本发明的胶体悬浮液含有金属钠微粒。

碱金属以直径非常微小的颗粒形式存在，甚至是纳米颗粒。根据一个特别适合的实施方案，颗粒尺寸小于15μm，优选0.1-1μm。

这些颗粒悬浮在中性疏水稀释剂中，例如选自植物油和矿物油有机聚合物。优选，碱金属颗粒悬浮在硅氧烷油中。

根据一个实施方案，组合物还含有脱水剂，以允许在胶体悬浮液中存在可能过早触发反应的微量水或者痕量的大气潮气。这种脱水剂通常是悬浮的矿物组合物，如二氧化硅或五氧化磷，或还可以是复杂的有机化合物，如沸石。

根据本发明的组合物可以例如通过包括以下步骤的方法制备：

-在高于97.5℃的温度、优选在120-150℃加热钠，得到具有所述温度的钠液态溶液，

-在相同的高于97.5℃的温度、优选在120-150℃加热疏水性稀释剂，得到具有所述温度的油溶液，

-在搅拌下，将所述钠液体溶液引入所述油溶液中，

-借助涡轮搅拌式胶体磨进行乳化，

-在高压下，将乳液注入冷却系统中或冷的疏水油溶液中，从而得到胶体钠颗粒。

有利地，疏水性稀释剂的存在使悬浮液保持在液体状态，在储存环境条件下无需特别的预防措施。稀释剂的疏水性防止了组合物与水的偶然局部接触，水会导致不希望的化学反应。