鋁基復(fù)合制氫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁基制氫材料具有能量密度大、便于儲(chǔ)存、原料成本低廉、原料易獲得、鋁水反應(yīng) 產(chǎn)物環(huán)境友好，可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，在能源儲(chǔ)備、移峰填谷、移動(dòng)制氫等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng) 用前景。但是鋁與水反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)在表面形成一層致密氧化膜，阻礙反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，因 此如何破除錯(cuò)表面的氧化I吳成為錯(cuò)水制氛技術(shù)的關(guān)鍵。
[0003] 堿性溶液可以有效破除鋁表面的氧化膜，但堿性溶液對(duì)發(fā)生設(shè)備的耐腐性有很高 的要求，目前研究熱點(diǎn)集中在中性條件下實(shí)現(xiàn)鋁和水快速反應(yīng)。
[0004] 目前，解決鋁水快速反應(yīng)問(wèn)題的常用方法是機(jī)械球磨法一一通過(guò)將鋁和添加劑球 磨制備鋁基復(fù)合材料。專(zhuān)利CN102992263A"一種Al-Bi-NaCl-堿金屬或氫化物水解制氫用 復(fù)合材料及其制備"是將鋁粉、鉍粉和氯化鈉混合球磨，通過(guò)添加NaCl解決了Al-Bi球磨過(guò) 程冷焊團(tuán)聚現(xiàn)象，但降低了A1的含量；專(zhuān)利CN103861645A"鋁/水反應(yīng)可控制氫催化劑及 其制造方法"是將鋁粉和氯化鉍、氯化鈉、氯化鉀混合物以及金屬鈣粉、金屬鋅粉混合物混 合球磨，有效地解決鋁和水在中性條件下快速反應(yīng)。這些方法解決了鋁基復(fù)合材料在常溫 下與水快速反應(yīng)的問(wèn)題，并在產(chǎn)氫性能的單位質(zhì)量產(chǎn)氫量、產(chǎn)氫率和產(chǎn)氫速率方面各有所 長(zhǎng)。但綜合產(chǎn)氫性能還有提高空間，其生產(chǎn)成本也有下降空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種高性能、低成本的Al_BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料及其制備 方法，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝提高鋁基復(fù)合材料的綜合產(chǎn)氫性能。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
[0007] -種Al_BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料，由鋁粉和溴化鉍混合球磨而成，鋁粉的質(zhì)量百 分比為50-95%，優(yōu)選質(zhì)量百分比為80-90% ;溴化鉍的質(zhì)量百分比為5-50%，優(yōu)選質(zhì)量百 分比為10-20%。
[0008] 所述的鋁粉為金屬鋁單質(zhì)粉末，優(yōu)選是微米級(jí)的鋁粉。
[0009] 所述的溴化鉍為無(wú)水氯化鉍。
[0010] -種基復(fù)合制氫材料的制備方法，包括如下步驟：
[0011] ⑴按比例分別稱(chēng)取所需的鋁粉和溴化鉍加入球磨罐中，再按球料比為 20-120:1，加入磨球，密封，罐中充入氬氣保護(hù)；
[0012] (2)將球磨罐放入球磨機(jī)球磨，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為100-500r/min，球磨時(shí)間為1-10 小時(shí)，即可制得Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料。
[0013] 步驟（1)所述球料比優(yōu)選為30-60:1。
[0014] 步驟（2)所述球磨轉(zhuǎn)速優(yōu)選為250r/min，球磨時(shí)間優(yōu)選為3-7小時(shí)。
[0015] 本發(fā)明Al_BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料，將鋁粉和溴化鉍混合，通過(guò)機(jī)械球磨法，利用 原位還原技術(shù)將BiBr3還原成Bi單質(zhì)，并使其均勻分散在鋁基上，有效催化鋁水反應(yīng)的進(jìn) 行，克服了Al-Bi直接球磨帶來(lái)的冷焊、團(tuán)聚問(wèn)題；BiBr3對(duì)鋁水反應(yīng)的促進(jìn)作用優(yōu)于BiCl3， 且成本低于BiCl3。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：
[0017] 1、本發(fā)明Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料通過(guò)相對(duì)廉價(jià)的BiBr3代替BiCl3作為反應(yīng) 添加劑，通過(guò)測(cè)試，其提高了產(chǎn)氫性能，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
[0018] 2、本發(fā)明Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料與水接觸后立即反應(yīng)，啟動(dòng)時(shí)間低于5秒； 100即可完全反應(yīng)。反應(yīng)速率快且沒(méi)有出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。
[0019] 3、本發(fā)明Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料具有產(chǎn)氫性能好、成本低廉、環(huán)境友好、工藝 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，解決了常溫中性條件下，鋁水反應(yīng)制氫綜合性能不好問(wèn)題?？梢詰?yīng)用于大規(guī)模 能源儲(chǔ)存、便攜式移動(dòng)氫源、燃料電池供氫的等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為不同質(zhì)量比的Al-BiBr3鋁基復(fù)合材料常溫與水反應(yīng)的單位質(zhì)量產(chǎn)氫量曲 線；
[0021] 圖2為不同質(zhì)量比的Al-BiBr3鋁基復(fù)合材料常溫與水反應(yīng)的產(chǎn)氫速率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0023] 實(shí)施例
[0024] 在氬氣保護(hù)下，向球磨罐中，按30:1的球料比裝入90g磨球和3g的原料，原料由 2.7gA1，0.3gBiBr3組成；將球磨罐放入球磨機(jī)球磨，球磨轉(zhuǎn)速設(shè)為250r/min，球磨時(shí)間為 5h，即可制得Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料。
[0025] 將制得的不同鋁基復(fù)合材料在25°C下，與水按lg(樣品）：0.1L(水）反應(yīng)，即稱(chēng) 取約0.lg的鋁基復(fù)合材料，加水10mL，測(cè)定其產(chǎn)氫性能。
[0026] 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與使用相同制備方法制備的純鋁粉和Al_BiCl3鋁基復(fù)合材料進(jìn)行比 較分析，部分結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2及表1。
[0027] 表1.不同質(zhì)量鋁基復(fù)合材料的產(chǎn)氫性能對(duì)照表
[0028]
[0029]結(jié)果表明：本發(fā)明Al_BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料，其單位質(zhì)量產(chǎn)氫量可達(dá) 1189mL?g\產(chǎn)氫率可達(dá)98. 3%，最大產(chǎn)氫速率可達(dá)1949mL?g1 ?mini。同時(shí)添加BiBr3 可對(duì)產(chǎn)氫性能有大幅提高。其產(chǎn)氫性能優(yōu)于添加BiCl3的產(chǎn)氫性能。證明Al-BiBr3鋁基復(fù) 合材料是一種性能優(yōu)良的制氫材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Al-BiBr 3鋁基復(fù)合制氫材料，其特征在于：所述鋁基復(fù)合材料由鋁粉和溴化鉍 混合球磨而成，鋁粉的質(zhì)量百分比為50-95%，溴化鉍的質(zhì)量百分比為5-50%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-BiBr 3鋁基復(fù)合制氫材料，其特征在于：所述鋁粉的質(zhì)量 百分比為80-90% ;所述溴化鉍的質(zhì)量百分比為10-20%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的Al-BiBr 3鋁基復(fù)合制氫材料，其特征在于：所述鋁 粉是微米級(jí)的鋁粉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的Al-BiBr 3鋁基復(fù)合制氫材料，其特征在于：所述溴 化祕(mì)為無(wú)水溴化祕(mì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-BiBr 3鋁基復(fù)合制氫材料的制備方法，其特征在于包括如 下步驟： (1) 按比例分別稱(chēng)取所需的鋁粉和溴化鉍加入球磨罐中，再按球料比為20-120:1，加 入磨球，密封，罐中充入氬氣保護(hù)； (2) 將球磨罐放入球磨機(jī)球磨，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為100-500r/min，球磨時(shí)間為1-10小時(shí)， 即可制得Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)所述球料比為30-60:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟（2)所述球磨轉(zhuǎn)速為250r/min， 球磨時(shí)間為3-7小時(shí)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Al-BiBr3鋁基復(fù)合制氫材料及其制備方法，該材料由鋁粉和溴化鉍混合球磨而成，鋁粉的質(zhì)量百分比為50-95%，溴化鉍的質(zhì)量百分比為5-50%。制備時(shí)按比例分別稱(chēng)取所需的鋁粉和溴化鉍加入球磨罐中，再按球料比為20-120:1，加入磨球，密封，罐中充入氬氣保護(hù)；將球磨罐放入球磨機(jī)球磨，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為100-500r/min，球磨時(shí)間為1-10小時(shí)，即可制得。通過(guò)測(cè)試，本發(fā)明鋁基復(fù)合制氫材料具有產(chǎn)氫性能好、成本低廉、環(huán)境友好、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，解決了常溫中性條件下，鋁水反應(yīng)制氫綜合性能不好問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】C01B3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105036075
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510359876
【發(fā)明人】孫立賢, 邵豫龍, 徐芬, 鄒勇進(jìn), 褚海亮
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日