[发明专利]一种铝合金/硼氢化物制氢体系的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，特别是涉及一种铝合金/硼氢化物制氢体系的制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池具有理论比能量高，安全可靠，清洁无污染等优点，是未来交通工具和各类电子产品的功能电源之一.高效安全的氢源系统是制约质子交换膜燃料电池推广商业化应用的关键瓶颈.使用高储氢值的硼氢化物、金属，通过水解制氢、供给燃料电池，实现随时供给氢气，有效解决了燃料电池氢源、氢气的储存以及运输过程中的安全问题。硼氢化物(NaBH₄和BH₃NH₃等)含氢量高、无污染、反应温和可控等优点，广受国内外科研人员的关注。硼氢化物在碱性水溶液保持稳定，通过催化剂催化水解。但为了保持催化剂的高性能和长寿命，硼氢化物浓度有所限制，比如，硼氢化纳浓度限制在0-20wt％，从而限制了系统的储氢量0-3wt％。其次，硼氢化物水解产生强碱性物质，因此对系统的耐腐蚀性提出更高的要求。铝合金制氢是解决氢气储存的理想途径之一，具有资源丰富、价格低廉、水解产氢量高(1245ml/1g Al)、反应在温和条件进行、产物可循环利用、无有毒气体等优点。国内外科研人员通过金属，盐类或氧化物掺杂改性，改善了铝的水解性能.Krovchenko(OVKravchenko，KN Semenenko.BM Bulychev.Activation of aluminum metal and its reaction with water.J Alloys Compd，2005，397：58-62)等人利用多元合金化技术添加镓，铟，锌和锡等与铝形成底熔点铝合金，该铝合金与水反应迅速，常温氢气产量为1060ml/g.Chaklader等人(A C D Chaklader.Hydrogen generation from water split reaction，US patent 6440385B1)采用球磨混合工艺在铝粉中添加氧化铝陶瓷粉.Al-Al₂O₃复合材料在50℃水解，在1小时内水解产氢量为870ml/g.但添加物质不会与水反应，其加入必然降低了铝的理论水解产氢量.另外，与硼氢化物的储氢值相比，铝合金水解制氢的理论储氢值偏低(3.7wt％)，无法满足实际需求。

最近，不少文献报道了铝合金/硼氢化物复合材料协同水解制氢，并取得较高的储氢值.文献(L Soler，J.Macanas，M.Munoz，J.Casado.Synergistic hydrogen generation from aluminum，aluminum alloys and sodium borohydride in aqueous solutions.International Journal of Hydrogen Energy，2007，32：4702-4710)采用AlCo合金与硼氢化钠水溶液协同制氢，金属Co对Al/NaBH₄存在双催化作用，体系具有很好的水解性能。该方法缺点在于使用硼氢化钠溶液，降低了制氢体系的储氢值，而且，强碱性溶液也必然给用户带来一定的后续处理和安全问题.Fan(M Q Fan，S Liu，L X Sun，S Wang.Synergistic hydrogen generation from AlLi alloy and solid-state NaBH4activated by CoCl₂in water for portable fuel cell.Int J Hydrogen Energy，2012，37：4571-4579.)采用NiCl₂催化AlLi/NaBH₄复合制氢体系，当Al-10wt％Li-15wt％NiCl₂/NaBH₄质量比为1∶1时，体系在水解温度50℃，水解时间50min内产氢效率为100％，水解产氢量为1778ml/g。但该制氢方法仍然存在该制氢体系大规模应用时，仍然存在AlLi合金水解产物沉积铝表面而降低铝的水解速率.

发明内容

本发明目的在于提供一种水解制氢性能好、储氢值高、制备工艺简单、携带方便的铝合金/硼氢化物的成分设计及制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：