[发明专利]钯掺杂海泡石复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属掺杂矿物复合储氢材料及其制备技术领域，具体涉及一种钯掺杂海泡石复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

化石能源为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但它是一种不可再生能源，随着人们的使用终会有枯竭的一天，并且在使用的过程中会放出大量的有害气体，对全球的生态环境造成了严重的污染，比如温室效应、酸雨以及臭氧层空洞等，所以寻找一种对环境友好且可再生的能源变得势在必行。氢能被认为是21世纪的绿色新能源，它因具有众多优异的特性而成为了人们研究的重点。然而氢的开发和利用与氢气的制备、储存、运输和应用四大关键技术有关，目前的瓶颈主要在于储氢材料的储氢量还不能满足氢能源发展的要求。

针对这一问题，人们开始将规模储氢的基础研究列入重点的发展规划中。目前，将金属钯掺杂到物理吸附储氢材料中，并通过协效作用来提升储氢材料储氢量的方法成为人们研究的热点之一。金属钯对氢气具有独特的选择性和渗透性，一方面，钯可以与氢原子形成微弱的化学吸附，另一方面，钯可以将氢分子分解为氢原子，并使氢原子在靠近储氢材料的一端与之相结合，这无疑促进了储氢材料对氢的吸附。如现有文献（[1]Back, C.K; Sandí, G; Prakash, J. et al. Hydrogen sorption on palladium-doped sepiolite-derived carbon nanofibers[J]. J. Phys. Chem. B, 2006, 110(33):16225-16231. [2]Kocabas, S; Kopac, T.; Dogu, G.; ea al. Effect of thermal treatments and palladium loading on hydrogen sorption characteristics of single-walled carbon nanotubes[J]. Int. J. Hydrogen Energy, 2008, 33(6):1693-1699.）报道了一系列钯掺杂复合储氢材料，而这些储氢材料比未掺杂储氢材料的储氢量（例如碳纤维在25℃、9MPa条件下的储氢量为0.41 wt%）虽提升了10~50%，但遗憾的是大部分研究选用的物理吸附储氢材料为价格昂贵的碳纤维、碳纳米管等，加之钯也属于贵金属，故该储氢材料成本高昂，无法大规模的推广应用。其次，现有技术中将钯掺杂到表面无活性中心的物理吸附储氢材料——碳纤维或碳纳米管上，一般要经过浸泡、干燥、高温下惰性气体环境中纯化、高纯H₂还原等步骤（Kocabas, S; Kopac, T.; Dogu, G.; et al. Effect of thermal treatments and palladium loading on hydrogen sorption characteristics of single-walled carbon nanotubes[J]. Int. J. Hydrogen Energy, 2008, 33(6):1693-1699.），不仅工序繁琐，而且还存在钯在基体上分散状态不好，影响储氢量进一步提高等问题。