[发明专利]用于宽温区水解制氢的镁钙基氢化物粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水解制氢材料技术领域，特别涉及一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体及制备方法。

背景技术

氢能作为一种清洁能源和高密度能量载体备受关注，被认为是未来理想的可移动能源。氢能的利用首先需要解决氢源问题，但传统制氢工艺不仅需要消耗大量的能量，且制氢效率相对较低。同时由于氢气易燃易爆，氢气应用过程中的安全性也是一个必须重视和解决的问题。因此寻找低能耗、高效率且安全稳定的储氢技术和制氢方法对于氢能利用具有重要意义。

水解制氢是即时在线的氢源供给系统，其受温度、压力等条件的制约较小，且理论产氢量较高，更能满足目前移动氢源的要求。目前水解制氢材料要么是成本高，需贵重金属作为催化剂，且制氢能耗高、效率低（如NaBH₄），要么水解反应剧烈安全性低，产氢速率大大超过所需，增加可控难度，并且原料价格昂贵（如LiH、NaH、LiAlH₄等）。

F.Gingl等人在“Tetracalcium trimagnesium tetradecahydride，Ca₄Mg₃H₁₄:the first ternary alkaline earth hydride”中首次制得含由Ca₄Mg₃H₁₄、CaH₂、MgH₂组合成的复合材料，其中Ca₄Mg₃H₁₄的含量高达90%以上，其目的是合成Ca₄Mg₃H₁₄，对其结构进行描述，但并未对其储氢性能做任何研究。本专利申请的发明人通过研究发现由于Ca₄Mg₃H₁₄活性较高，用作储氢材料水解制氢时，反应会相当剧烈，整个过程不可控，安全性低。

中国专利CN101891151公开了“一种用于水解制氢的镁-铝基氢化物复合材料”，但制得的氢化物复合材料在室温和低温下水解性能较差，实际放氢率较低。这是因为覆盖在未反应复合材料表面的Mg(OH)₂沉淀层和Al表面致密的Al₂O₃膜阻碍了反应的继续进行。而水解制氢材料能否在室温甚至低温下进行水解放出氢气关乎水解制氢材料的适用范围和实用性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有储氢材料和制氢方法的不足，提供一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，以在保证反应安全性和可控性的前提下提高产氢量，特别是提高室温和低温下的产氢量。

本发明所述用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，包括的组分及各组分的质量百分数为：

Ca₄Mg₃H₁₄ 14.2～50.2%，

MgH₂     34.8～85.7%，

Mg        0.1～15%。

为提高水解产氢率，可将上述镁钙基氢化物粉体单独进行球磨处理，或在上述镁钙基氢化物粉体基础上添加其他氢化物和∕或盐，制得复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体。所述其它氢化物的含量为Ca₄Mg₃H₁₄、MgH₂和Mg总质量的0～5%，盐的含量为Ca₄Mg₃H₁₄、MgH₂和Mg总质量的0～11%，其中，其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0。

上述复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体中，所述其它氢化物为碱金属氢化物和∕或铝氢化物，所述碱金属氢化物为氢化钠和∕或氢化钾；所述铝氢化物为铝氢化钠和∕或铝氢化锂。

上述复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体中，所述盐为氯化钠、氯化铝、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氟化镁、硫酸镁、硝酸镁中的至少一种。

组分为Ca₄Mg₃H₁₄、MgH₂和Mg的镁钙基氢化物粉体的制备方法，工艺步骤如下：