[发明专利]一种制备储氢材料的方法

说明书

本申请公开了一种制备储氢材料的方法，所述方法包括：将含有金属废渣料的原料在气氛中发生反应，获得所述储氢材料；其中，所述气氛包括纯氢气、纯氨气、氢气和氨气混合气体。此法可以安全、廉价、大规模制备金属基储氢材料，使金属基储氢材料的制备成本大幅度降低。同时该法还可有效对金属废渣料进行回收利用转变为高附加值产品，从而减轻金属废渣料对环境和金属过渡开采过程中的污染。廉价储氢材料的制备和金属废渣料的回收利用双剑合璧有利于进一步推进绿色能源的开发利用和减轻环境污染，因此利用金属废渣料为原料直接廉价规模合成储氢材料极具重要实用价值。

技术领域

本申请属于储氢技术领域，具体来讲涉及一种制备储氢材料的方法。

背景技术

化石能源的日益耗竭及其使用过程中伴随的环境污染迫使人类去寻找和开发环境友好、储量丰富、价格低廉的清洁可再生能源。氢具有含量丰富、单位质量能量密度高、产物(水)无污染、利用形式多样化等优点，而被纳入新能源中，担当能源载体的角色。氢能一旦大规模应用，氢能经济将对人类社会产生重大影响。为迎接氢能经济的到来各国纷纷制定了相关的氢能经济发展路线图。美国、德国、日本等国家相继将发展氢能产业提升到国家能源战略高度。自2016年以来，我国也明确将氢能纳入国家能源战略部署中，明确提出开发氢能、燃料电池等新一代能源技术。氢能应用过程中，氢气的存储及运输是其薄弱环节。虽然，由碳纤维组成的高压罐(700atm)的质量储氢密度已基本满足车载储氢的要求，也是目前车载储氢的主流，然其罐体成本高、技术被国外垄断且700atm高压操作民众接受程度差，因此并非最佳储氢方案。固体氢化物储氢尤其是近期发展的轻质复合氢化物，如NaAlH₄、LiBH₄、LiBH₄-MgH₂、Mg(NH₂)₂-2LiH等，因其体积储氢密度高，无需高压和低温操作而备受关注。

1997年，Borislav等通过在NaAlH₄中掺杂Ti催化剂实现了180℃以内可逆吸脱氢，从而激起了固体碱/碱土金属铝氢化物作为储氢材料的研究热潮。该工作也引领了复合氢化物储氢材料的广泛发展，科研工作者在近23年内开发了大量新型高容量复合氢化物储氢材料，其中不少材料表现出优异的储氢性能。复合氢化物是目前储氢材料发展的重要分支，它在高容量储氢材料中占有重要席位。复合氢化物通常包含铝氢化物，氮基金属化合物和硼氢化物。硼氢化物的储氢容量高，如LiBH₄的储氢容量大于18wt％，然而它们的脱氢热力学十分稳定，吸脱氢操作温度在300℃以上。迄今为止，在众多的复合氢化物储氢材料中，仅Mg(NH₂)₂-nLiH和NaAlH₄因温和的脱氢反应焓值(Mg(NH₂)₂-2LiH的ΔH≈38.9kJ/mol-H₂；NaAlH₄的ΔH≈40.9kJ/mol-H₂)和合理的可逆储氢容量而接近车载储氢应用要求。

Mg(NH₂)₂-2LiH体系，其重量储氢密度为5.6wt％；其焓值～40kJ(molH₂)^-1根据范霍夫方程计算可知其释放1大气平衡氢压所需的温度约为90℃，这与质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作温度非常吻合；同时Mg(NH₂)₂-2LiH体系循环稳定性较好；此外它的体积储氢密度高达～70KgH₂/m³，这是700atm高压储氢罐体积储氢密度的3倍；故而被认为是最具车载应用前景的一种储氢材料。