CN102923653A - 一种显著提高产氢速度的制氢反应 - Google Patents

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王靖
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Abstract

本发明涉及一种显著提高产氢速度的制氢反应，是以铝粉、氧化钙粉末、氢氧化钠为反应原料，加水制备氢气，其特征在于采用的助催化剂是碳酸氢钠。助催化剂是固态原料总质量的0-5wt%且大于0。本发明的反应工艺加速氢气的产生，可使出氢速度甚至提前至2s，同时不影响整个稳定产氢的效果。

Description

一种显著提高产氢速度的制氢反应
技术领域
    本发明涉及一种显著提高制氢剂产氢速度的制氢反应。
背景技术
    化学法制氢反应原理有以下两类：金属置换氢和金属氢化物制氢，在后者中研究较多是硼氢化钠水溶液直接生产氢气。因为硼氢化钠在我国只有少量生产，且成本较高，并且制氢过程复杂，反应残余物难以清理，因此实现规模化、经济化生产还具有一定难度。金属置换氢气采用的制氢材料是如锌，铁，镁，铝之金属材料和如硅之非金属材料。其中，铝是价格低廉，容易获得的两性材料，从产氢效率和经济性综合考虑是最为适宜的。韩国专利10-0803074、IP澳大利亚专利2008227365及日本专利5032581均提及一种以铝粉（Al）为主要原料的制氢剂，碱性条件下，2mol铝能产生3mol的氢气，产物氢氧化铝能被回收，重新生成铝。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于使用一种显著提高制氢剂产氢速度的催化剂的制氢反应，启动氢气时间大幅缩短。
技术方案如下：一种显著提高产氢速度的制氢反应，是以铝粉、氧化钙粉末、氢氧化钠为反应原料，加水制备氢气，其特征在于采用的助催化剂是碳酸氢钠。所述的助催化剂是固态原料的0-5wt%且大于0，最佳是2%，能将出氢启动时间从原来的5分钟缩短至2秒以内。
其中氧化钙粉末的作用在于防止氢氧化钠潮解；
而加入助催化剂碳酸氢钠是能大幅提高制氢剂加快产氢速度，这可能是由于碳酸氢钠呈弱碱性，亦有利于反应的进行。
本发明可应用于携带式高分子燃料电池一体发电机，出氢速度快就可即时供氢，使燃料电池快速启动且不会影响整个用氢过程以及整个稳定产氢的效果。
附图说明
图1为相同条件下，实施例1-6添加不同助催化剂碳酸氢钠后四小时内的氢气流速曲线图；从图1的整段曲线可以看出，曲线都较平稳，完全可以直接供给燃料电池使用4小时以上。
图2是图1的氢气流速曲线图在反应初始15分钟的放大图。其中圆圈内阿拉伯数字对应相应数字的实施例。
具体实施方式
实施例1-6所进行的制氢剂制氢反应的原料列在表1中。
表1
制氢反应的原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
铝粉/g 16 16 16 16 16 16
氧化钙粉/g 3 3 3 3 3 3
氢氧化钠/g 1 1 1 1 1 1
碳酸氢钠/g 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
总质量/g 20.00 20.05 20.10 20.15 20.20 20.25
实施例1-6中，采用的助催化剂碳酸氢钠添加量占主体粉剂的0，1wt%，2wt%，3wt%，4wt%，5wt%。另外三种成分的比例和质量保持不变，铝粉（Al）80wt%，氧化钙粉末（CaO）15wt%，氢氧化钠（NaOH）5wt%。将此比例混合好的粉末20g，混入不同添加量的碳酸氢钠，制作成相同尺寸的粉剂包，投入110mL蒸馏水中，于开一小孔的密封良好的反应器中反应，所产生氢气经由小孔接软管输出，再经过水蒸气和杂质气体过滤，进入气体质量流量控制器(MFC)，最后放空。氢气瞬时流速由MFC所连接电脑记录并显示出图谱和数据。
由图2可以看出，未添加辅助催化剂的实施例1反应启动时间约为5min，而有添加助催化剂的实施例2-6的启动时间都有提前，且效果显著；特别是实施例3，在添加量为2%的情况下，启动时间约为2s。由此可得出结论：将碳酸氢钠作为辅助催化剂添加有助于氢气启动速度加快，最优一组可提前至2s。

Claims (3)

1.一种显著提高产氢速度的制氢反应，是以铝粉、氧化钙粉末、氢氧化钠 为反应原料，加水制备氢气，其特征在于采用的助催化剂是碳酸氢钠。
2.根据权利要求1所述的显著提高产氢速度的制氢反应，其特征在于所述的助催化剂是固态原料总质量的0-5wt%且大于0。
3.根据权利要求1所述的显著提高产氢速度的制氢反应，其特征在于所述的助催化剂是固态原料总质量的2%。
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