CN102502491A - 一种用于制取氢气的高活性水反应金属材料的制备 - Google Patents

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邹美帅
郭晓燕
杨荣杰
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Abstract

本发明涉及一种用于制取氢气的高活性水反应金属材料的制备，属于制氢技术领域。将金属燃料、催化剂以及无机盐混合；设定球磨机球磨参数，包括球料比、球磨转速、循环次数、球磨时间；混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照设定的球磨程序进行研磨复合；得到高活性水反应金属材料粉。本发明的水反应金属材料在制备氢气方面的应用，将得到的高活性水反应金属燃料放入到密闭的反应器中，而后注入水，可以快速制取高纯的氢气。本发明通过采用高能球磨工艺制备了高反应活性水反应金属燃料，该金属燃料与水能够发生快速、高效的反应，释放出大量的氢气和热量；该热量可通过传热装置转换，用于各种目的。

Description

一种用于制取氢气的高活性水反应金属材料的制备
技术领域
本发明涉及一种用于制取氢气的高活性水反应金属材料的制备，属于制氢技术领域。
背景技术
随着人类对环境问题的日益重视，煤炭、天然气等能源的不断枯竭，寻找可替代的二次能源成为了现阶段能源问题的主要解决办法，而氢气由于其环保，来源丰富、热值高等特点成为新世纪最受关注的能源之一。从新世纪开始，各国已经开始制定有关的氢能发展计划，都希望能够尽早实现制氢、储氢、用氢的工业化和一体化。然而由于缺乏方便、可直接利用的供氢方法和安全、高效、经济、轻便的储氢技术，限制了氢能的高效利用。
金属/水反应具有产生大量的氢气和反应环保的特点，被考虑用作氢气气源。由于金属表面氧化层的限制，金属与水反应存在启动慢，反应持续困难，反应效率低下等缺点。针对上述提出的问题，本发明通过高能球磨法采用变转速多次循环的球磨工艺制备了高活性水反应金属材料，能够与水快速的反应，释放出大量的氢气和热量。
发明内容
本发明目的是针对金属与水反应的特点，制备出了一种高活性水反应金属材料，并对其在制备氢气方面进行了应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种高活性水反应金属材料，以金属燃料的总质量计，各组分的质量百分含量为：
金属燃料50％～99.8％
催化剂0.1％～10％
无机盐0.1％～40％
上述的金属燃料为镁粉、铝粉中的一种或其混合物；
上述的催化剂为下列物质中的一种或其混合物：钴、镍、铁、铋、钼金属；催化剂还可以是上述金属不同价态氧化物中的一种或其混合物；
上述的无机盐为氯化钾、氯化钠、氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化锌、氯化硅、氯化钛、氯化铋、氯化银、氯化锆、氯化钼、氯化铂或工业盐中的一种或其混合物。
本发明的水反应金属材料的制备方法，具体步骤为：
1)将金属燃料、催化剂以及无机盐混合；
2)设定球磨机球磨参数，包括球料比、球磨转速、循环次数、球磨时间；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照设定的球磨程序进行研磨复合；得到高活性水反应金属材料粉。
本发明的水反应金属材料在制备氢气方面的应用，将得到的高活性水反应金属燃料放入到密闭的反应器中，而后注入水，可以快速制取高纯的氢气。
有益效果
本发明通过采用高能球磨工艺制备了高反应活性水反应金属燃料，该金属燃料与水能够发生快速、高效的反应，释放出大量的氢气和热量；该热量可通过传热装置转换，用于各种目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
1)将100克金属镁粉、2克四氧化三钴以及2克氯化钠进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为60min，采用60次球磨转速循环工艺；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合，得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入20ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为870ml，反应所用时间为300s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为97％。
实施例2
1)将100克金属镁粉、2克钴粉以及2克氯化钠进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为60min，采用60次球磨转速循环工艺；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合；得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入20ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为859ml，反应所用时间为480s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为95.7％。
实施例3
1)将100克金属镁粉、1克四氧化三钴以及1克氯化钠进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为60min，采用60次球磨转速循环工艺。
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合；得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入12ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为893ml，反应所用时间为120s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为97.6％。
实施例4
1)将100克金属镁粉、1克四氧化三钴以及2克氯化钙进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为60min，采用60次球磨转速循环工艺；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入30ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为863ml，反应所用时间为600s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为95.25％。
实施例5
1)将100克金属镁粉、1克四氧化三钴以及2克氯化钙进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为120min，采用120次球磨转速循环工艺；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合，得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入30ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为882ml，反应所用时间为240s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为97.4％。
实施例6
1)将70克金属镁粉和30克的金属铝粉、1克四氧化三钴和1克的三氧化二铋，以及2克氯化钠进行预先混合；
2)设定球磨机的参数：球磨机球料比为10∶1，球磨时间为180min，采用180次球磨转速循环工艺；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照步骤2)的球磨程序进行研磨复合；得到高活性水反应金属燃料；
4)将步骤3)得到的1克水反应金属燃料，放入到250ml的反应器中，而后注入320ml的水，通过排水法收集到反应产生的氢气体积为948ml，反应所用时间为470s，通过计算得到该水反应金属燃料与水的反应效率为96.03％。

Claims (4)

1.一种高活性水反应金属材料，其特征在于：以金属材料的总质量计，各组分的质量百分含量为：
金属粉50％～99.8％
催化剂0.1％～10％
无机盐0.1％～40％
上述的金属粉为镁粉、铝粉中的一种或其混合物；
上述的催化剂为下列物质中的一种或其混合物：钴、镍、铁、铋、钼、钴不同价态氧化物、镍不同价态氧化物、铁不同价态氧化物、铋不同价态氧化物、钼不同价态氧化物；
上述的无机盐为金属氯化物或工业盐。
2.根据权利要求1所述的一种高反应活性水反应金属材料，其特征在于：无机盐为氯化钾、氯化钠、氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化锌、氯化硅、氯化钛、氯化铋、氯化银、氯化锆、氯化钼或氯化铂中的一种或其混合物。
3.一种如权利要求1所述的高活性水反应金属材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
1)将金属粉、催化剂以及无机盐混合；
2)设定球磨机球磨参数，包括球料比、球磨转速、循环次数、球磨时间；
3)将1)中混合后的物料和研磨球一起放入到球磨机中，按照设定的球磨程序进行研磨复合，得到高活性水反应金属材料。
4.一种如权利要求1所述的高活性水反应金属材料在制备氢气方面的应用，其特征在于：将得到的高活性水反应金属材料放入到密闭的反应器中，而后注入水，通过收集得到纯的氢气。
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