[发明专利]具有低温活性的实时制氢铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有低温活性的实时制氢铝基复合材料及其制备方法，能够实现在‑20℃低温条件下23wt％NaCl水溶液中实时、高效制氢，产氢转化效率达84.5％，远高于现有产氢铝合金在低温下的转化效率，无反应迟滞时间，为铝水制氢在高原地区和寒冷地区的应用带来了机遇。本发明提供的具有低温活性的实时制氢铝基复合材料的制备方法，其特征在于：其原料各组分的质量分数为：70～95wt.％Al，1～3wt.％Ga，1～3wt.％In，2～5wt％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g‑C₃N₄，0.5～15wt％LiH，将原料进行球磨得到具有低温活性的实时制氢铝基复合材料。

技术领域

本发明属于金属水解制氢领域，具体涉及具有低温活性的实时制氢铝基复合 材料及其制备方法。

技术背景

近年来，随着化石能源的日益枯竭和环境污染，世界各国迫切需要绿色能源 来代替对环境污染严重的传统化石燃料。氢气是理想的绿色可持续能源，单位质 量的氢气能量密度约是天然气的2.8倍、煤的5倍，还具有来源广泛、高转化效 率和清洁性的优点，反应产物仅有水。目前氢能产业的两个主要问题在于制氢和 氢气储运上。工业上主要制氢方法是利用煤、石油和天然气等化石能源裂解制取 的，然而这种方法不仅消耗化石燃料，同样也会对环境造成一定的污染。另外， 焦炉气或工业驰放气的制氢成本较低，但受到地点、规模、运输半径等的限制。 氢气的运输方式包括氢气专用管道、压缩氢气、液化氢气、液体有机物氢载体、 金属合金储氢等方式。氢气的密度极小，压缩氢气的体积能量密度并不高，使得 采用压缩氢气的方法储运效率低，这意味着高昂的成本。氢气的液化温度为 -253℃，长距离运输液氢需要解决液氢不断气化、压力升高的问题，这同时也有 巨大的安全隐患。氢能真正的安全使用是实时制备和使用，减少中间的储运环节。

利用金属水解制氢是当前实时制氢研究的一个热点，其中主要包括碱金属、 镁基和铝基复合材料等。金属铝性质活泼且是地壳中含量最多的金属元素，密度 小，比能量高，与水反应生成氢气具有很大的热力学趋势，但是金属铝表面易形 成致密的氧化膜，阻碍反应进行。同时，当温度降低时，铝水反应一般存在反应 迟滞时间，产氢转化效率降低。另外，由于水的凝固点为0℃，当温度低于0℃ 时，如何实现即时高效铝水反应制氢是亟待解决的实际问题，对于该技术在高原 地区和寒冷地区的应用具有重要意义。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有低温活性的实 时制氢铝基复合材料及其制备方法，能够实现在-20℃低温条件下23wt％NaCl水 溶液中实时、高效制氢。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供一种具有低温活性的实时制氢铝基复合材料的制备方法，其特征 在于：其原料各组分的质量分数为：70～95wt.％Al，1～3wt.％Ga，1～3wt.％In， 2～5wt％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g-C₃N₄，0.5～15wt％LiH，将原料进行球 磨得到具有低温活性的实时制氢铝基复合材料。

优选地，本发明提供的具有低温活性的实时制氢铝基复合材料及其制备方法 还可以具有以下特征：原料中各组分含量为：75～92wt.％Al，1～3wt.％Ga， 1～3wt.％In，3～5wt.％Sn，5～10wt.％NaCl，3～5wt.％g-C₃N₄，0.5～3wt％LiH，这 一配比效果更优。

优选地，本发明提供的具有低温活性的实时制氢铝基复合材料及其制备方法 还可以具有以下特征：原料中各组分含量为：78wt.％Al，1.5wt.％Ga，1.5wt.％In， 4wt.％Sn，9wt.％NaCl，4.5wt.％g-C₃N₄，1.5wt.％LiH，这一配比效果最佳。