[发明专利]铌基配位硼氢化物复合储氢材料及制备方法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及新型储氢材料领域，尤其涉及了一种铌基配位硼氢化物复合储氢材料及制备方法与用途。

背景技术

氢能是洁净、高效的二次能源，发展氢能作为解决化石燃料枯竭和环境恶化问题的重要途径，得到全球各国政府和研究者的广泛重视。当前，安全高效的储氢技术瓶颈问题仍未得到有效解决，从而阻碍了氢能经济的发展。研究开发各类新型高容量储氢材料是目前储氢研究领域的重要方向《M.G. Schultz, T. Diehl, G.P. Brasseur, W. Zittel. Science, 2003, 302(5645): 624–627.》。为满足氢能发展需要，许多国家都将高效储氢技术列为重中之重的研究课题，并对储氢载体的储氢密度提出明确的研发目标。例如，美国能源部（DOE）针对车载储氢介质的储氢密度提出的研发目标是：2010年大于6.5 wt.%，2015年达到9.0 wt.%。由轻质元素组成的多种新型储氢材料，如铝氢化物、硼氢化物和氨基化合物等，具有较高的理论储氢容量(> 5.0 wt.%)，为固态储氢材料与技术的突破带来了希望《P. Wang, X.D. Kang. Dalton Trans., 2008, 40: 5400–5413.》。硼氢化锂作为典型的配位硼氢化物，其理论重量储氢密度高达18.4 wt.%，是一类极具应用潜力的高容量储氢材料，目前其存在的主要问题是：放氢分解温度过高、吸/放氢反应动力学缓慢以及再加氢条件苛刻等，无法满足移动式氢源等的实际应用要求。

当前，储氢材料的常规制备方法，如：粉末烧结法、固相扩散法、气相沉积法、化学合成法等均要在高温高压条件下进行操作，所需工艺流程复杂，设备投资大和生产成本高等。

发明内容

本发明针对现有技术中硼氢化物放氢温度要求过高，其制备所需工艺流程复杂，设备投资大，生产成本高的缺点，提供了一种硼氢化物放氢温度要求低，在较低温度下可实现体系的固态放氢反应，制备所需工艺流程简单，能耗低且安全性高的铌基配位硼氢化物复合储氢材料及制备方法，该复合储氢材料能够在燃料电池供氢源、氢能源汽车等领域得到广泛应用。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种铌基配位硼氢化物复合储氢材料，复合储氢材料包括铌基配位硼氢化物和卤化锂；所述的铌基配位硼氢化物的化学式为Nb(BH₄)₅，其单位质量储氢密度为12 wt%。卤化锂优选氯化锂或氟化锂。

用于制备上述的铌基配位硼氢化物复合储氢材料的方法，其制备方法如下：

在室温常压和惰性气体保护气氛下，将硼氢化锂LiBH₄和卤化铌NbM₅原料按照5 : 1的摩尔比在玛瑙研钵中进行研磨，研磨过程中白色的LiBH₄逐渐变为红褐色的Nb(BH₄)₅硼氢化物，直接制得Nb(BH₄)₅/5LiM复合储氢材料；

其化学反应方程式为：5LiBH₄ + NbM₅ → Nb(BH₄)₅ + 5LiM。

作为优选，所述的手工研磨的时间为1-30min。

作为优选，所述的手工研磨的时间为10-30min。

作为优选，所述的M=F，即化学反应方程式为：5LiBH₄ + NbF₅ → Nb(BH₄)₅ + 5LiF。

作为优选，所述的M=Cl，即化学反应方程式为：5LiBH₄ + NbCl₅ → Nb(BH₄)₅ + 5LiCl。

如上述技术方案所述的铌基配位硼氢化物复合储氢材料的用途，其铌基配位硼氢化物复合储氢材料用于燃料电池供氢源、氢能源汽车等领域。