CN101327907A - 一种储氢材料、其制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃料电池的储氢材料、其制备方法及其用途。所述的储氢材料是由硼氢化物和吸水材料组成。本发明提供的储氢材料性能稳定、便于存放、携带方便、可以控制氢气释放速度、并且不需要对制备的氢气过滤的优点，属于燃料电池领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的储氢材料，具体涉及一种可控制氢气释放速度的燃料电池的储氢材料。本发明还涉及上述储氢材料的制备方法及其用途。
背景技术
硼氢化钠是常用的络合型氢化物，最先是由Schlesinger等人在1942年合成的，由于其具有优异的还原性和广泛的用途，目前在欧美市场已经大量用于工业生产，但在我国的使用范围还很小，还有拓展空间。
美国专利US 6 358 488报道了采用镍、钴或储氢合金粉末催化硼氢化钠水解发生氢气的方法。反应方程式如下：
NaBH4+2H2O→4H2+NaBO2
这种供氢方法，具有以下几个方面的优点：(1)硼氢化钠储氢燃料是一种环境友好的物质，整个发氢与使用过程不排放含碳和含氮的有害气体；(2)与其他储氢方式相比，可采用液态储存氢的方式，燃料的储氢量高，可达到10.8wt％，是金属氢化物储氢的10倍；(3)由于使用固体硼氢化钠，储存、使用安全，运载方便；(4)氢气纯度高，不会造成燃料电池电极催化剂的毒化，也没有伴生气体，不会造成大气环境的污染；(5)能源利用率高，反应过程中不需要外加能量就可以把NaBH4及一部分水中的氢释放出来。
近来，将硼氢化钠作为储氢载体用于供氢装置已经引起了人们的极大兴趣和深入研究。现有技术只能使用硼氢化钠水溶液，硼氢化钠水溶液加入反应器后立即水解完全，这种方法可以用于一般的收集氢气的装置，而且所得到的氢气是要用专门的容器来收集的，对于燃料电池的供氢设备来说，使用起来有很多弊端，例如系统取向受到限制、需要过滤器来吸收氢发生时伴生的偏硼酸钠和氢氧化钠雾滴。在燃料电池中，我们更需要将储氢材料直接投入供氢设备中使用，就是直接将硼氢化钠用于燃料电池的氢气储存供给系统，利用其水解所得氢气产生电能。但是仅仅使用硼氢化钠水溶液，对反应过程和供氢速度无法实现有效控制；并且其对装置要求比较苛刻，如果封口不严的话，溶液出现泄漏，操作不便。
公开号为CN1845873A的发明专利申请公开了一种氢气发生器，其所使用的固体氢气源是将亲水材料区域和固体氢化物区域形成层状辊卷，亲水材料可导引流体到固体氢化物上使其发生水解反应，制备氢气。该固体氢气源由于具有亲水材料区域和固体氢化物区域，固体氢化物性能不稳定，不能存放，必须制备后立即使用。且由于含有催化剂，不易控制反应速度。并且反应过程中形成硼酸盐沉着在亲水材料区域与固体氢化物区域的交界处，使亲水材料失去导引流体的作用，阻碍固体氢化物的进一步反应，降低了固体氢化物的产氢率。
公开号为CN1918268A公开了一种用于氢气发生器的燃料混合物，所述含水燃料包括硼氢化物和在含水介质中用于所述硼氢化物盐的稳定剂，所述稳定剂包含选自氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾的氢氧化物。该燃料混合物中的正离子电荷(+ICs)与硼原子的摩尔比为0.2-0.4，优选为0.2-0.3，或者0.6-0.99，优选为0.7-0.8，如果比值超过这个范围，生成的硼酸盐形成沉淀而堵塞设备，如果比值小于上述范围，硼氢化物不稳定，可见其对硼氢化物和稳定剂的比例要求非常严格，否则影响氢气的转化效率。
因此，需要一种储存携带方便、氢气转化率高、可以控制氢气释放速度并且不需要对制备的氢气过滤的储氢材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种储存携带方便、氢气转化率高、可以控制氢气释放速度并且不需要对制备的氢气过滤的储氢材料。
本发明的另一目的是提供上述储氢材料的制备方法。
本发明的再一目的是提供利用上述储氢材料制备氢气的方法。
为实现上述发明目的，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研制出了性能稳定、便于存放、携带方便、并且可以控制氢气释放速度的储氢材料，取得了出乎意料的效果。所述的储氢材料是由硼氢化物和吸水材料组成，硼氢化物和吸水材料的重量份比为100∶0.1-25，优选为100∶2-15。
所述的硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂或其混合物。
所述的吸水材料为淀粉系高吸水性材料和/或纤维素系高吸水性材料。
所述的淀粉系高吸水性材料为淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠、甲基丙烯酰胺和顺丁烯二酸酐中的一种或其中几种的混合物。
所述的淀粉系高吸水性材料为改性淀粉及其衍生物制备的吸水性材料。
所述的吸水性材料为淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支链淀粉酶制水凝胶、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、环氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、缩水甘油醚交联淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一种或其中几种的混合物。
所述的纤维素系高吸水性材料为聚丙烯系吸水树脂材料、羟乙基纤维素高吸水性材料、羧甲基纤维素高吸水性材料、纤维素黄原酸盐高吸水性材料、纤维素接枝共聚高吸水性材料、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料、纤维素接枝丙烯酸高吸水性材料、纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羟乙基纤维素/丙烯酰胺/二氧化硅复合材料中的一种或其中几种的混合物。
一种所述的储氢材料的方法，是将硼氢化物和吸水材料混合均匀。
一种利用所述的储氢材料制备氢气的方法，是将水注入所述的储氢材料中，硼氢化物与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化物水解后的溶液，形成凝胶状材料。
本发明提供的储氢材料是由硼氢化物和吸水材料组成，其制备方法是将硼氢化物和吸水材料均匀混合，储氢材料中不存在吸水材料区域和硼氢化物区域，避免了反应过程中形成沉淀，提高了氢气的转化率，当向其注入水时，其中一部分水与部分硼氢化物发生水解反应，产生氢气；其余一部分水被吸水材料吸收，形成凝胶状物；如果选择的吸水材料的吸水速度大于硼氢化物的水解速度，未发生水解反应的硼氢化物与凝胶中的水发生水解反应产生氢气，从而控制氢气的释放速度。由于反应是固相反应，因而不需要气液分离，也没有液体的流动，系统简单，没有取向的限制，较适合于一次性的连续使用。通过对吸水材料的选择，就可以使该系统的放氢速度满足燃料电池对氢气的需求。由于储氢材料可以吸收水形成凝胶状物，避免了硼氢化物溶液水解对装置的特殊要求，使其更便于使用。出乎意料的是，本发明提供的储氢材料制备的氢气纯度高，无需过滤等步骤，简化了操作，使设备进一步简化。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细阐述本发明。
实施例中的吸水材料均是市售商品。
为了确定吸水材料的用量，需要确定其吸水率，测定过程如下：
使用自来水做被吸收体，吸水材料作为吸收剂进行空白实验，加入一定量的吸水材料，玻棒搅拌，此时溶液中部分生成了凝胶，凝胶粒子悬浮分散在水中，将凝胶连同溶液一起倒入砂心漏斗中过滤，至液滴基本不再下滴(约15分钟以后)，称量凝胶重量，即得吸水材料的吸液率。纤维素系高吸水性材料的吸液率测定结果见表1；淀粉系高吸水性材料的吸液率测定结果见表2；改性淀粉及其衍生物的吸液率测定结果见表3。
需要特别指出的是实施例1-12中，当水注入到储氢材料中，吸水材料吸收部分水，减缓了氢气的生成速率，可以通过选择适当的吸水材料有效控制氢气的生成速度。
实施例1
储氢材料：硼氢化钠100g、聚丙烯系吸水树脂材料2g；
制备方法：将硼氢化钠和吸水材料聚丙烯系吸水树脂材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将500g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例2
储氢材料：硼氢化钠100g、纤维素黄原酸盐高吸水性材料25g；
制备方法：将硼氢化钠、纤维素黄原酸盐高吸水性材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将500g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例3
储氢材料：硼氢化钾100g、纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料0.1g；
制备方法：将硼氢化钾、纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将500g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钾与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钾水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例4
储氢材料：硼氢化钠50g、硼氢化钾50g、羟乙基纤维素/丙烯酰胺/二氧化硅复合材料1g；
制备方法：将硼氢化钠、硼氢化钾、羟乙基纤维素/丙烯酰胺/二氧化硅复合材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将100g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠、硼氢化钾与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠、硼氢化钾水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例5
储氢材料：硼氢化钾100g、淀粉接枝丙烯腈10g；
制备方法：将硼氢化钾、淀粉接枝丙烯腈混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将300g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钾与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钾水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例6
储氢材料：硼氢化钠100g、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸15g；
制备方法：将硼氢化钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将100g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例7
储氢材料：硼氢化锂100g、甲基丙烯酰胺8g、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物12g；
制备方法：将硼氢化锂、甲基丙烯酰胺、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将100g水注入所述的储氢材料中，硼氢化锂与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化锂水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例8
储氢材料：硼氢化钠30g、硼氢化锂70g、顺丁烯二酸酐3g、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料2g；
制备方法：将硼氢化钠、硼氢化锂、顺丁烯二酸酐、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将50g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠、硼氢化锂与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠、硼氢化锂水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例9
储氢材料：硼氢化钠100g、淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料8g；
制备方法：将硼氢化钠、淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将300g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例10
储氢材料：硼氢化钠100g、环氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物12g；
制备方法：将硼氢化钠、环氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将300g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例11
储氢材料：硼氢化钠100g、缩水甘油醚交联淀粉接枝丙烯腈共聚物0.5g；
制备方法：将硼氢化钠、缩水甘油醚交联淀粉接枝丙烯腈共聚物混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将200g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
实施例12
储氢材料：硼氢化钠100g、支链淀粉酶制水凝胶18g；
制备方法：将硼氢化钠、支链淀粉酶制水凝胶混合均匀，得储氢材料；
利用该储氢材料制备氢气的方法：将100g水注入所述的储氢材料中，硼氢化钠与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化钠水解后的溶液，形成凝胶状材料。
上述实施例中的吸水材料还可以使用淀粉系高吸水性材料：淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯、淀粉接枝丙烯酸和丙烯酸钠中的一种或其中几种的混合物；
改性淀粉及其衍生物制备的吸水性材料：支链淀粉酶制水凝胶、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物；
纤维素系高吸水性材料：羟乙基纤维素高吸水性材料、羧甲基纤维素高吸水性材料、纤维素接枝共聚高吸水性材料、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料、纤维素接枝丙烯酸高吸水性材料、羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料中的一种或其中几种的混合物。
Claims (10)
1、一种用于燃料电池的储氢材料，其特征在于所述的储氢材料是由硼氢化物和吸水材料组成，所述的硼氢化物和吸水材料的重量份比为100∶0.1-25。
2、按照权利要求1所述的储氢材料，其特征在于所述的硼氢化物和吸水材料的重量份比为100∶2-15。
3、按照权利要求1或2所述的储氢材料，其特征在于硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化锂或其混合物。
4、按照权利要求1或2所述的储氢材料，其特征在于所述的吸水材料为淀粉系高吸水性材料和/或纤维素系高吸水性材料。
5、按照权利要求4所述的储氢材料，其特征在于所述的淀粉系高吸水性材料为淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠、甲基丙烯酰胺和顺丁烯二酸酐中的一种或其中几种的混合物。
6、按照权利要求4所述的储氢材料，其特征在于所述的淀粉系高吸水性材料为改性淀粉及其衍生物制备的吸水性材料。
7、按照权利要求6所述的储氢材料，其特征在于所述的吸水性材料为淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支链淀粉酶制水凝胶、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、环氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、缩水甘油醚交联淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一种或其中几种的混合物。
8、按照权利要求4所述的储氢材料，其特征在于所述的纤维素系高吸水性材料为聚丙烯系吸水树脂材料、羟乙基纤维素高吸水性材料、羧甲基纤维素高吸水性材料、纤维素黄原酸盐高吸水性材料、纤维素接枝共聚高吸水性材料、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料、纤维素接枝丙烯酸高吸水性材料、纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羟乙基纤维素/丙烯酰胺/二氧化硅复合材料中的一种或其中几种的混合物。
9、一种制备权利要求1所述的储氢材料的方法，其特征在于所述的方法是将硼氢化物和吸水材料混合均匀。
10、一种利用权利要求1所述的储氢材料制备氢气的方法，其特征在于所述的方法是将水注入所述的储氢材料中，硼氢化物与部分水发生水解反应，产生氢气；吸水材料吸收部分水以及硼氢化物水解后的溶液，形成凝胶状材料。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2242140A1 (en) | 2009-04-16 | 2010-10-20 | Industrial Technology Research Institute | Hydrogen supply device |
| CN101877411B (zh) * | 2009-04-29 | 2012-10-10 | 财团法人工业技术研究院 | 供氢装置 |
| CN103172024A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-06-26 | 云南亿星之光新能源科技开发有限公司 | 一种氢的生产方法 |
| US8658055B2 (en) | 2009-03-13 | 2014-02-25 | Industrial Technology Research Institute | Solid-state hydrogen fuel with polymer matrix and fabrication methods thereof |
| CN114436427A (zh) * | 2020-11-04 | 2022-05-06 | 友达晶材股份有限公司 | 产氢材、产氢块、氢水产生装置及净水系统 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8658055B2 (en) | 2009-03-13 | 2014-02-25 | Industrial Technology Research Institute | Solid-state hydrogen fuel with polymer matrix and fabrication methods thereof |
| EP2242140A1 (en) | 2009-04-16 | 2010-10-20 | Industrial Technology Research Institute | Hydrogen supply device |
| JP2010248053A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Ind Technol Res Inst | 水素供給デバイス |
| US7959898B2 (en) | 2009-04-16 | 2011-06-14 | Industrial Technology Research Institute | Hydrogen supply device |
| CN101877411B (zh) * | 2009-04-29 | 2012-10-10 | 财团法人工业技术研究院 | 供氢装置 |
| CN103172024A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-06-26 | 云南亿星之光新能源科技开发有限公司 | 一种氢的生产方法 |
| CN114436427A (zh) * | 2020-11-04 | 2022-05-06 | 友达晶材股份有限公司 | 产氢材、产氢块、氢水产生装置及净水系统 |
| CN114436427B (zh) * | 2020-11-04 | 2024-04-02 | 友达晶材股份有限公司 | 产氢材、产氢块、氢水产生装置及净水系统 |
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