[发明专利]一种改性硼烷氨化合物储氢材料及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及储氢材料领域，具体为一种改性硼烷氨化合物储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能是一种高效、清洁、可再生利用的二次能源，为解决能源、气候、环境等全球性问题提供了理想的替代能源方式。但实现氢能的规模化商业应用面临着制氢、储/运氢、用氢等环节一系列的技术挑战，其中高效、安全氢储/运因面临的技术挑战最为突出，被公认为制约氢能利用的“瓶颈”环节。在现有储氢方式中，材料基固态储氢在操作安全性、储氢体积密度等方面显著优于高压氢容器和低温液氢，因而被视为最具发展前景的储氢方式。已知储氢材料体系中，金属/合金氢化物动力学性能优异且工作温度低，但其重量储氢密度多低于2％，难于满足车载储氢应用需求；配位金属氢化物虽具有高储氢容量，但其可逆吸/放氢温度过高(高于300℃)。鉴于上述研究现状，发展新型高容量化学氢化物成为当前储氢研究领域的突出重点。

硼烷氨化合物分子式为[(NH₃)₂BH₂](BH₄)(缩写：DADB)，其氢含量高达19.6wt％，且热稳定性适中，是一种颇具储氢应用潜力的化学氢化物。但DADB在热解过程中产生大量挥发性杂质气体，是制约其储氢应用的“瓶颈”之一。这表明，探索先进的DADB改性技术是推动其储氢应用研究的关键基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性硼烷氨化合物储氢材料及其制备方法，解决现有技术中存在的DADB在热解过程中产生大量挥发性杂质气体，制约其储氢应用等问题。

本发明的技术方案是：

一种改性硼烷氨化合物储氢材料，由硼烷氨化合物与改性添加剂组成，硼烷氨化合物与改性添加剂的摩尔比为(0.5～50)∶1，优选为(1～10)∶1。

其中，硼烷氨化合物包含元素为：硼(B)、氮(N)、氢(H)；其分子式为：[(NH₃)₂BH₂](BH₄)；缩写为：DADB。

本发明提供了可有效抑制DADB杂质气体释放的改性添加剂，改性添加剂包括：碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)、碱土金属(Mg、Ca、Sr)、Al、碱金属氢化物(LiH、NaH、KH、RbH、CsH)、碱土金属氢化物(MgH₂、CaH₂、SrH₂)、AlH₃、金属卤化物(MgF₂、MgCl₂、MgBr₂、MgI₂、CaF₂、CaCl₂、CaBr₂、LiF、LiCl、LiI)、金属氮化物(Mg₃N₂、Ca₃N₂、Li₃N、Na₃N)中之一种或数种的组合，改性添加剂的粒度约为100～300目。

本发明提供了一种改性硼烷氨化合物储氢材料的制备方法，即有效抑制DADB杂质气体释放的新方法，具体如下：

在惰性气氛手套操作箱中，DADB与改性添加剂的摩尔比为(0.5～50)∶1，优选为(1～10)∶1，将DADB与改性添加剂的混合物放入球磨罐中，在惰性保护气氛(起始压力为1个大气压)下球磨；球料质量比大于20∶1，优选为(100～300)∶1；球磨时间大于0.2小时，优选为0.5～5小时。