[发明专利]燃料电池水解制氢生产工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说涉及燃料电池的NaBH₄水解制氢生产工艺及其设备。

背景技术：

目前，人们研究的为燃料电池供氢的方式主要有物理法和化学法两大类。物理法有：高压钢瓶储存供给法，低温液化氢法，玻璃微球储存，活性炭吸附储存氧化铁吸附储存等。化学法主要有：金属氢化物储存，有机液态氢化物储存，无机物储存等。

NaBH4水解发生氢气的技术是一种安全，方便的新型催化发生氢气的技术，也是目前一种比较热门的催化发生氢气的技术，具有以下优点：1、硼氢化钠储氢燃料是一种环境友好的物质，整个发生氢气与使用过程不排放含碳和含氮的有害气体，2、与其它储氢方式相比，液态储氢燃料的储氢量高，可达到将近原材料的10wt%是金属氢化物储氢的10倍，3、储存，使用安全，运载方便，④氢气纯度高，不会造成燃料电池电极催化剂的毒化，⑤能源利用率高，反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH4及一部分水中的氢释放出来。

如上所述，目前的供氢方式都存在这样或那样问题，尚无法完全适应燃料电池，尤其是移动工具用燃料电池的应用要求。对于燃料电池游艇的应用来说，无机氢化物制氢是比较合适的，相比其它供氢方式，它主要有以下优点：

无机氢化物制氢，它是目前世界上新发展的氢能源，是一种高安全的供氢技术。

以硼氢化物为例，其水溶液在触媒作用下，可将其他化合的氢全部释放出来并同时将水水介，释出水中的氢，使释氢量增加一倍，近年来在这方面国际上已有突破因而使燃料电池在移动电源中优势突出，燃料电池在硼氢化钠新氢源配套条件下重量比能量可达7100wh/kg,体积比能量可达7314WH/1M，固态贮氢新氢源系统装量是非燃烧型，在空气中隋性，在剧烈碰撞情况下，没有大量氢气泄漏扩散引发爆炸，无机氢化物制氢技术国内基本空白，NABH4是目前最成熟的无机氢化物，虽然其释氢量较NH3BH3低，但它不需要加温，在触媒剂作用下水解释氢可达21.2%，它操作方面容易控制，它释出的氢纯度高，可达99.99%，仅含少量水，所以用NABH4制氢作为燃料电池的燃料是十分合适的，NABH4是无机氢化物中稳定性和溶解度最高的一种，在水中的溶解度为35%，在干燥空气中可长期保存，它本身及反应后的副属品都无毒和无公害。添加稳定剂（NAOH）与抑止剂的硼氢化钠的溶液与选择的触媒配合，可构成高可靠和高安全的氢源。

目前，国内使用硼化氢钠（NaBH₄）水解制氢使用的催化剂全都是一次性的，其不足之处是：1、催化剂用完后无法再使用，使得制氢成本高。2、制备过程中危害较大,易产生碱性刺激的危害，严重影响人体的呼吸系统和皮肤；3、制造条件较高，操作起来十分不便。4、当使用现有的催化剂制氢时，由于所使用的催化剂的原因，其生产工艺一般条件要求较高，生产设备也相对较复杂，成本也较高。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种燃料电池水解制氢生产工艺，它生产的氢纯度高，系统比能量高，安全性能好，使用寿命长，催化剂能反复使用。

本发明的技术解决措施如下：

燃料电池水解制氢生产工艺，其特征在于：

a、加催化剂：在反应罐中放置有催化剂，催化剂为在泡沫镍片上粘接固定有Co-B粉和纸浆沫的混合物，其中，按重量计Co-B粉:纸浆沫＝2:0.5～1.5；

b、加反应溶剂：向反应罐中加入NaBH4固体粉末，同时向反应罐中加入浓度为15～30%的NaOH试剂，其中按重量计向反应罐中加入NaBH4固体粉末、NaOH试剂和蒸馏水，NaBH4固体粉末:NaOH试剂:蒸馏水=15:2～3:75～85；在55～65℃的恒温条件下反应，并在反应罐中产生氢气和水蒸汽；

c、气液分离：氢气和水蒸汽的混合汽体经过热交换后，水蒸汽冷凝成水回收利用；

d、净化：将气液分离后的氢气进一步净化，除去含有的杂质、金属、非金属离子和盐达到工业纯氢99.99%标准后供氢燃料电池。

本发明的有益效果在于：

1.生产的氢纯度高（纯度达99.99%），不含碳氢化合物，硫，碳。

2.系统比能量高:重量比能量可大于10%。

3.在近常温常压下运作，可采用塑料合金或复合材料结构。

4.硼氢化钠溶液在常态环境条件下不会燃烧，不会爆炸，溶液与反应后生成物均对环境无不良影响