[发明专利]一种电催化硼氢化钠溶液制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制氢的方法，具体涉及一种电催化硼氢化钠溶液制氢的方法。

背景技术

氢气在工业上有着广泛的应用，作为能量的载体，具有热值高，经燃料电池转化后无污染等诸多优点，是未来的理想能源。但对于燃料电池用户而言，氢气的获得和储存目前面临着诸多困难，限制了燃料电池的普及应用。气态氢由于密度很低，需要很大压力进行储存才能够达到合适的能量密度，而液态氢由于存在挥发问题，无法长时间进行储存。此外储氢装置的质量和体积都较大，不适合做为用氢量较少的小型燃料电池使用。

为解决燃料电池的氢气的供给问题，现场制氢技术被进行了广泛的开发，目前现场制氢技术主要有电解制氢，有机燃料重整制氢和常温化学反应制氢。电解制氢由于消耗电能，不适合作为发电装置的燃料电池公司使用。有机燃料重整制氢通常需要数百度的反应温度，启动较慢，并且产生气体中有大量的一氧化碳杂质会造成燃料电池催化剂中毒，添加分离装置又会增加系统的重量和体检，并不适合小型燃料电池使用。常温化学反应制氢可通过活泼金属或含氢化合物与水或酸碱反应产生氢气。硼氢化钠作为一种稳定的化学储氢材料，具有常温下可稳定储存，在一定条件下与水可反应即可产生氢气，储氢量高（与水反应产生氢气的质量可达硼氢化钠质量的21.6%）等优点，受到广泛的关注，其反应原理如下：

NaBH₄+2H₂O－＞NaBO₂+4H₂↑

然而，硼氢化钠与水的反应受到pH值和温度值的影响很大，其水解半衰期经验公式为：

lgt_1/2=pH-(0.034T-1.92)

但硼氢化钠的水解产物NaBO₂本身为碱性，会导致溶液pH值升高并抑制硼氢化钠的进一步水解，造成硼氢化钠水解产氢速度的逐步减缓。为了快速稳定使硼氢化钠溶液水解的得到氢气，通常可采用催化剂或酸来促进硼氢化钠的水解反应。

现有技术中，中国发明专利201010134982.5公开了一种用于硼氢化钠水解制氢的Ru/C催化剂的制备方法，其在催化水解硼氢化钠强碱性溶液的反应中显示了很高的反应活性，同时催化剂寿命(此处特指催化硼氢化钠制氢的转化率大于40％的时间)超过150小时，在便携式制氢领域具有很好的应用前景。但该催化剂用到贵金属钌，并且催化性能会随着使用时间的增长逐步下降。

中国发明专利200710063233.6公开了一种硼氢化钠催化水解供氢方法用催化剂及其制备方法，本发明涉及硼氢化钠催化水解供氢用高性价比催化剂制备方法，分别以泡沫镍或硅藻土为载体，采用浸渍法或化学镀法在载体上制备第一层Pd膜、Co膜、第二层Pd膜，其性能稳定、低成本，是钯/钴/钯夹层式钴基催化剂，其中第一层Pd膜中的Pd为硅藻土或泡沫镍的1.5～2重量％；Co膜中的Co为硅藻土或泡沫镍的6.8～7.2重量％；第二层Pd膜中的Pd为硅藻土或泡沫镍的1.5～2重量％。硅藻土/钯/钴/钯催化剂在50g/l的NaOH溶液存放25天催化活性仍保持223 mlH₂/g.cat.min。泡沫镍/钯/钴/钯催化剂在50g/l的NaOH溶液存放22天后仍保持 53.5ml H₂/g cat.min。但该催化剂用到贵金属钯，制备工艺繁琐，并催化性能仍有衰减问题。

中国发明专利200810198544.8公开了一种硼氢化钠制氢反应装置及其方法。该装置包括反应装置和控制装置，控制装置的微处理单元分别与模数转换电路、键盘、LCD显示屏、散热器及隔离驱动电路电气连接；模数转换电路分别与氢气传感器、压力传感器及热敏电阻电气连接；隔离驱动电路分别与小功率液压泵和高速电磁阀电气连接；压力传感器之一、热敏电阻之一及氢气传感器安装在反应室上。硼氢化钠制氢反应的方法采用小功率液压泵，根据反应条件，通过自动调节加入反应室中硼氢化钠溶液的流量来控制反应快慢及氢气生成量。但该装置需要小功率液压泵，系统较为复杂，降低了可靠性。

此外，中国发明专利200710027211.4公开了一种催化剂分解硼氢化钠制氢的方法，在含NaBH₄溶液的容器中加入两个电极，一个为正电极，另一个为负电极，在两电极之间接入一直流稳压电源，从而在两电极间形成直流电场，在直流电场作用下，使NaBH₄分解产生的偏硼酸钠胶体以电泳的方式向正电极方向定向移动而除去。该方法施加的电能只牵涉到偏硼酸钠的去处，并未影响到硼氢化钠的产氢速率，仍需要加入催化剂催化硼氢化钠分解。

 

发明内容