一種便攜式全固體制氫材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于制氨材料領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種便攜式全固體制氨材料及其制備方法 與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 氨氣作為一種新型能源，其發(fā)展受到了大家極大的關(guān)注，尤其是氨氣在燃料電池 方面的應(yīng)用，更是給大家的生活帶來了很大的方便。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中制備氨氣的方法有很多，常用的是水解法、光催化法、活潑金屬 或者其化合物與液態(tài)水反應(yīng)等。如申請?zhí)枮?01110116872.0的中國專利，申請?zhí)枮?201310316276. 6的中國專利、申請?zhí)枮?01310453486. X的中國專利，都采用了光催化 法來制備氨氣；申請?zhí)枮?01110273730. 5的中國專利、申請?zhí)枮?01310717778. X的 中國專利、申請?zhí)枮?01210160 2 29. 2的中國專利，都采用的是水解法制備氨氣；申請 號為201010123004. 0的中國專利、申請?zhí)枮?01110210825. 2的中國專利、申請?zhí)枮?201210563325. 1的中國專利，采用了侶和其他物質(zhì)復(fù)合后與液態(tài)水發(fā)生反應(yīng)來制氨。
[0004] 其中，水解法制備氨氣所用的水為液態(tài)水，在利用液態(tài)水進(jìn)行水解制氨時(shí)，需要讓 水充分浸潤產(chǎn)氨固體，因此實(shí)際使用的水量遠(yuǎn)高于制氨反應(yīng)所消耗的水量，大大降低了單 位質(zhì)量材料的產(chǎn)氨量；同時(shí)需在產(chǎn)氨時(shí)將液體水與產(chǎn)氨物質(zhì)混合，操作不便。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開制備氨氣采用的原料全部都為固體原料的技術(shù)，同時(shí)單位質(zhì) 量材料的產(chǎn)氨量較低，制氨操作麻煩，并且不論采用何種方法制備的氨又帶來了攜帶、儲(chǔ) 存、運(yùn)輸方面的不便，更做不到現(xiàn)用現(xiàn)制。
[0006] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全固體制氨材料， 所需的原料均為固體。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：
[0009] 一種便攜式全固體制氨材料，包括與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)和含水的固體物 質(zhì)，其中按摩爾比計(jì)算，與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)；含水的固體物質(zhì)=1~12:1~3 ;
[0010] 其中，所述與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)包括活潑金屬、金屬氨化物、棚氨化物和 侶氨化物、氨棚燒及其衍生物中的任意一種或者幾種的混合物。
[0011] 優(yōu)選的，所述活潑金屬為儀Mg、侶A1、巧化、裡Li、鋼化、鐘K。
[0012] 優(yōu)選的，所述金屬氨化物為氨化儀Mg&、氨化裡LiH、氨化巧CaH2、氨化鋼NaH、氨化 鐘KH、氨化侶AIH3。
[0013] 優(yōu)選的，所述棚氨化物和侶氨化物為棚氨化鋼NaBH4、棚氨化裡LiBH4、棚氨化鐘 邸H4、棚氨化儀Mg炬&) 2、棚氨化巧Ca炬&) 2、侶氨化鋼NaAlH4、侶氨化鐘KAIH4、侶氨化巧 Ca(AlH4)2、侶氨化裡 LiAlH4。
[0014] 優(yōu)選的，所述氨棚燒及其衍生物為氨棚燒NH3BH3、裡氨棚燒LiN&BHs、鋼氨棚燒 NaN&BHs、巧氨棚燒Ca (NH2BH3) 2、鐘氨棚燒KNH2BH3、甲基氨棚燒CH3NH2BH3。
[0015] 進(jìn)一步的，所述含水的固體物質(zhì)包括水合的無機(jī)酸鹽和有機(jī)酸鹽、水合的有機(jī)酸、 水凝膠中任意一種或者幾種的混合物。
[0016] 優(yōu)選的，所述水合的無機(jī)酸鹽和有機(jī)酸鹽為六水合氯化儀MgCl2 ? 6&0、六水合氯 化侶AICI3 ? 6&0、六水合氯化巧化CI2 ? 6&0、六水合氯化鑲NiCl2- ? 6&0、十二水合硫酸鐘 侶KA1 (S〇4)2 ? 12&0、十二水合磯酸氨二鋼化2冊〇4 ? 12&0、十水合棚酸鋼化284〇7 ? 10&0、十 水合焦磯酸鋼化4口-2〇7 ? 10&0、^水合醋酸鋼C&COONa ? 3&0。
[0017] 優(yōu)選的，所述水合的有機(jī)酸為二水合草酸H2C2O4。馬日、^水合巧樣酸CeHs〇7，3&0。
[0018] 優(yōu)選的，所述水凝膠為聚丙締酸鋼、駿甲基纖維素、聚己二醇。
[0019] 其中，與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)、含水的固體物質(zhì)摩爾比例的確定方法如 下：
[0020] 設(shè) R =曰? na/rii
[0021] 其中；
[0022] R為與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)、含水的固體物質(zhì)的摩爾比例，ni為Imol與水 反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)完全水解放出的氨原子摩爾數(shù)，n,為Imol含水的固體物質(zhì)所含的 水的摩爾數(shù)與酸質(zhì)子摩爾數(shù)之和，a為比例因子，1.0《a《2.0。
[0023] 如與水反應(yīng)放出氨氣的固體物質(zhì)是Ni種成分構(gòu)成的混合物體系，混合物n 1按照下 列方法確定：
[0024]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種便攜式全固體制氫材料，其特征在于，包括與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)和含 水的固體物質(zhì)，其中按摩爾比計(jì)算，與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)：含水的固體物質(zhì)=1~ 12:1 ~3〇
2. 如權(quán)利要求1所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述與水反應(yīng)放出氫氣 的固體物質(zhì)包括活潑金屬、金屬氫化物、硼氫化物和鋁氫化物、氨硼烷及其衍生物中的任意 一種或者幾種的混合物。
3. 如權(quán)利要求2所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述硼氫化物和鋁氫化 物為硼氫化鈉、硼氫化鋰、硼氫化鉀、硼氫化鎂、硼氫化媽，錯(cuò)氫化鈉、錯(cuò)氫化鉀、錯(cuò)氫化隹？、 錯(cuò)氫化鋰。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述氨硼烷及其衍生 物為氨硼烷、鋰氨硼烷、鈉氨硼烷、鈣氨硼烷、鉀氨硼烷、甲基氨硼烷。
5. 如權(quán)利要求1所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述含水的固體物質(zhì)包 括水合的無機(jī)酸鹽和有機(jī)酸鹽、水合的有機(jī)酸、水凝膠中任意一種或者幾種的混合物。
6. 如權(quán)利要求5所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述水合的無機(jī)酸鹽和 有機(jī)酸鹽為六水合氯化鎂、六水合氯化鋁、六水合氯化鈣、六水合氯化鎳、十二水合硫酸鉀 鋁、十二水合磷酸氫二鈉、十水合硼酸鈉、十水合焦磷酸鈉、三水合醋酸鈉。
7. 如權(quán)利要求5所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述水合的有機(jī)酸為二 水合草酸、三水合梓檬酸。
8. 如權(quán)利要求5所述的便攜式全固體制氫材料，其特征在于，所述水凝膠為聚丙烯酸 鈉、羧甲基纖維素、聚乙二醇。
9. 如上1-8任意一權(quán)利要求所述的便攜式全固體制氫材料的制備方法，其特征在于， 其制備方法如下： (1) 稱取所需與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)和含水的固體物質(zhì)； (2) 將與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)和含水的固體物質(zhì)研磨成粉末； (3) 將得到的粉末混合，混合方式包括：研磨、球磨、振蕩、攪拌、溶劑輔助攪拌； (4) 將混合后的粉末加壓成型。
10. 如權(quán)利要求1-8所述的便攜式全固體制氫材料在燃料電池方面的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于制氫材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種便攜式全固體制氫材料及其制備方法與應(yīng)用。所述全固體制氫材料，包括與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)和含水的固體物質(zhì)，其中按摩爾比計(jì)算，與水反應(yīng)放出氫氣的固體物質(zhì)：含水的固體物質(zhì)＝1～12:1～3。本發(fā)明首次利用含水固體提供水解所需的水，在放氫溫度之下將兩種固體充分混合，使產(chǎn)氫物質(zhì)和水分子接觸更為均勻，從而大大降低了水解的實(shí)際用水量，提高了單位質(zhì)量材料的產(chǎn)氫量。同時(shí)，本發(fā)明的制氫材料為全固態(tài)，無需額外加水，制氫過程可以通過溫度控制，攜帶和操作更為便捷，使氫燃料電池的氫源更加緊湊和小型化。
【IPC分類】C01B3-08, C01B3-06
【公開號】CN104649225
【申請?zhí)枴緾N201510081295
【發(fā)明人】鄭捷, 李星國, 陳均, 熊義富
【申請人】北京明德清源科技開發(fā)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月15日