[发明专利]一种Mg-盐水解制氢用复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁基制氢材料领域，具体涉及一种Mg-盐水解制氢用复合材料及其制备方法。

背景技术

氢能作为一种理想的新能源，是取代传统化石燃料的替代品。因此，氢能产业的发展近年引起了广泛关注。氢气可以通过燃料电池（FCs）或氢内燃机的引擎（ICEs）来生产电，这可以用来驱动电子设备、汽车、家电等。氢气也可以直接燃烧产生热量，用于家用设备。这种氢的利用方法是很环保的，由于它不产生碳排放，因此氢燃料的广泛使用将会显著减少碳排放对环境的负面影响。但是推广氢能仍然面临着许多障碍，也就是缺乏足够低的氢生产技术的成本、氢的高效储存及运输方法。

目前大多数工业生产的氢气是通过化学方法，从化石燃料中生产的，例如天然气重整制氢。但是这些方法同样会带来严重的环境污染，而且由于其仍基于传统化石燃料，这种方法必然不能长久地持续下去。目前，可通过水解方法制氢的Mg基制氢材料，由于其低消耗、相对较高的储氢性能和简单的氢装备系统而引起了广泛关注。这样一个生产氢的路线非常适合便携式燃料电池。Mg的水解反应制氢可以有下列反应方程式表示：

Mg+2H₂O→Mg(OH)₂+H₂；

单质Mg在水中的活性很低，只能释放很少量的氢气。但是通过球磨的方式，Mg粉可以被明显活化。也可以和Ni等其它金属一起球磨，在球磨的过程中Mg的颗粒尺寸可以减小，从而提高了反应活性。同时掺杂的金属有的可以与Mg构成微型原电池，在适当电解质溶液中可以加剧其腐蚀。还可以通过氢化物掺杂，使用酸性溶液，超声剥离等手段来提高Mg在水中的放氢产量和速率。但是，目前这些方法仍然存在着成本高，对反应器造成腐蚀，水解副产物的回收和处理困难等问题。

申请公布号为CN101811667A（申请号为201010147696.2）的中国发明专利申请公开了一种水解制氢用镁基氢化物复合体系及其制备方法和应用，取镁粉和镍粉，摩尔比为30:1～49:1，在用量为镁粉和镍粉混合物总重量3～10%的催化剂和适量的有机分散剂的作用下氢化烧合成，再进行强力机械球磨，所得水解制氢用镁基氢化物复合体系中的镁氢化物占氢化物总重量百分比为95%～98%，镁镍氢化物为2%～5%，所述催化剂为石墨、B、Al、La、Ca、V、Ce、Nb中的一种，镁氢化物为MgH₂，镁镍氢化物为Mg₂NiH₄和Mg₂NiH_0.3以任意比的混合物。将镁粉、镍粉经过氢化烧成后得到镁镍氢化物然后再置于MgCl₂溶液中水解以获得较高的制氢产率，但是该法步骤复杂，成本高，所得氢化物在空气中易氧化因而并不适合用作移动氢源以及工业化应用。

发明内容

本发明提供了一种Mg-盐水解制氢用复合材料及其制备方法，可用于车载移动氢源的高活性镁基复合制氢材料。该方法通过将盐类与金属Mg粉进行高能球磨，提高的Mg的反应活性，使其在室温下就可以快速大量放氢，高温时速度更快。该方法原料成本低，制备过程简单，是一种理想的可工业化应用的镁基复合制氢材料。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种Mg-盐水解制氢用复合材料，由摩尔配比为1：0.01-0.045的镁粉和盐类制成，所述的盐类为AlCl₃、KCl、NaCl、LiCl、MgCl₂中的一种或两种以上。

将盐类作为添加剂与纯Mg粉进行球磨以得到Mg-盐水解制氢用复合材料。Mg-盐水解制氢用复合材料的摩尔配比为M(Mg):M(盐)=x:y，x=1，y=0.01-0.045；该方法将此复合材料在25℃～80℃自来水中进行水解反应。Mg为纯镁粉；盐类为AlCl₃、KCl、NaCl、LiCl、MgCl₂中的一种或两种以上。

作为优选，所述的盐类为AlCl₃。AlCl₃作为添加剂能够很好催化镁粉与水反应生成氢气，反应速率稳定，反应温和，可控制好，并且镁反应较为完全，氢气产率高。

作为优选，所述的Mg-盐水解制氢用复合材料，由摩尔配比为1：0.03的镁粉和盐类制成。该具体摩尔配比下的Mg-盐水解制氢用复合材料，氢气产率最为理想。

一种Mg-盐水解制氢用复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将镁粉和盐类球磨得到Mg-盐水解制氢用复合材料。