[发明专利]一种复合储氢材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于氢气存储技术及新材料合成领域，具体涉及一种复合储氢材料的制备方法，以及其应用。

背景技术

氢能是一种高效、清洁、可再生利用的二次能源,为解决能源、气候、环境等全球性问题提供了理想的解决方案。但实现氢能的规模化商业应用面临着制氢、储/运氢、用氢等环节一系列的技术挑战，其中因高效、安全氢储/运面临的技术挑战最为突出，是制约氢能利用的“瓶颈”环节。材料基固态储氢在储氢密度、能源效率及操作安全性等方面颇具优势，其发展前景最被看好。

轻金属配位硼氢化物是颇具代表性的新型高储量储氢材料。多数轻金属硼氢化物的重量氢密度达到或超过10wt%（硼氢化铝为16.9wt%，硼氢化锂为18.4wt%等），高于美国能源部提出的2015年车载氢源指标（9wt%），近些年来成为储氢材料的研究热点。但是由于轻金属配位硼氢化物中氢主要以共价键与硼结合，所形成的带负电的离子团以离子键与金属阳离子结合。由于组成元素间的强化学键合作用，轻金属配位硼氢化物的放氢反应通常面临着严重的热力学、动力学问题，制约了其大规模应用。另外，其热解过程中部分的双硼烷气体连同氢气也被释放出来，这对于其再燃料电池方面的应用是很不利的。

近年来，提出一种以孔性介质作为载体，利用所含纳米级微孔、间隙或者缺陷等的空间约束作用，来实现材料纳米化的新方法。即借助于孔性介质具有高的比表面、尺寸可调的孔径以及良好的热稳定性等优点，将络合氢化物嵌入孔性介质的纳米孔道中，通过孔性介质的特殊结构约束氢化物颗粒的长大，从而实现其形成纳米结构，而且得到的纳米颗粒分布窄、尺寸可控。研究表明，实现孔性介质负载的氢化物可有效地改善其热力学、动力学和放氢纯度问题。最近，这种方法也被成功的运用于改善硼基储氢材料的性能，改性后的材料具备原材料所不具有的优异储氢性能。将硼氢化铝气相注入高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物这种多孔材料来制备成复合储氢材料硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物。该物质在160℃可释放3.4当量（9.4wt%）的高纯氢气。

发明内容

本发明的主要目的是一种高效复合储氢材料的制备方法，通过该方法制备的硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物可在160℃可释放3.4当量（9.4wt%）的高纯氢气。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合储氢材料的制备方法，包括如下步骤

a）、将氯化铝与硼氢化锂以摩尔比为1:2—1:4的比例均匀混合；

b）、对上述混合物在低温下进行恒温加热；

c）、将加热产生的气体通入高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物，即得所述产品。

所述的一种复合储氢材料的制备方法，步骤b）中加热温度为35—45℃。

所述的一种复合储氢材料的制备方法，步骤c）中气体通入时间为24—36小时。

本发明的目的之二是提供一种复合储氢材料的应用。

主要用途：用于释放氢气；释放氢气时加热；加热温度为90—300℃。

本发明的有益效果在于：制备的硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物作为一种新型高效储氢材料，具备优良的放氢性能，加热至90℃即可缓慢释放氢气，在160℃可释放3.4当量（9.4wt%）的高纯氢气。

附图说明

图1是本发明实施例1中高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物和硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物复合材料的电子显微镜照片；

图2是本发明实施例1中硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物复合材料的热分解性能谱图；

图3是本发明实施例1中硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物复合材料在不同温度下恒温放氢曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

室温25℃下，将1g硼氢化锂和2g氯化铝在氩气中放入到试管中，用玻璃棒搅拌或振摇混合粉末至均匀。

将试管装上一带有玻璃导管的橡皮塞，玻璃导管的另一端接入一个装载有5g高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物的封闭试管。

对装有混合反应粉末的试管进行40℃的恒温加热，装有高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物的试管处于室温中，持续加热30小时后停止反应，将树脂于氩气中取出即得本发明所述硼氢化铝/高交联多孔苯乙烯–二乙烯苯共聚物复合材料。