CN102976269B - 铝粉制氢的固体组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝粉制氢的固体组合物，其特性在于：由铝粉、食盐和硅溶胶组成，按质量份数其中含铝粉为2~20份，食盐为0~1份，硅溶胶0.5~3份，酒精0.01~0.1份。其依靠硅溶胶的粘结性，把铝粉和食盐的颗粒物经过捏合，制成一定的固体形状，改善化学反应的微观界面，提高了反应的连续性，应用于高效制氢提高反应速度和制氢效率，稳定可控，具有很高的实用价值。

Description

铝粉制氢的固体组合物

技术领域

本发明涉及一种铝粉制氢的固体组合物，该技术制备的氢气可以应用到汽车尾气的后处理行业和燃料电池车，也可以直接输入到传统内燃机的进气管中。

背景技术

当前，全球面临能源和环境的综合挑战。为应付日益严酷的能源紧张，各国政府和汽车企业紧锣密鼓的开发新能源汽车，包括燃料电池车、锂离子电池车以及超级电容车。锂离子电池车以及超级电容车都面临复杂的电化学材料瓶颈问题，估计未来5~10年内很难获得突破性的技术进展，还要依靠传统的燃油汽车；而燃料电池车虽然高效，但是仍面临氢气的制取和储存的尖端问题，估计未来3~5年内很难获得突破性的技术进展，还要依靠传统的燃油汽车。

在传统汽车的节能技术领域，各种新的技术选项正在进行探索，仍没有突破进展，提高燃烧效率和开发替代能源是传统内燃机领域的挑战。

在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何消除NOX和PM方面存在矛盾和制约因素，如何能既能有效消除NOX，又能适当除去PM是当前的前沿技术开发领域。

上述几个方面的关键问题的突破似乎都与氢气有关。例如，高效稳定的氢气来源驱动的燃料电池车；采用廉价的氢气作为还原剂成分去除内燃机的NOX和PM污染物；采用稳定的氢气流，引入到传统内燃机的进气管，不仅能增加燃烧热值，改善功率输出，实现节能，同时也能减少NOX和PM污染物的逸出量。

如何高效的、廉价的和稳定的获得氢气流是问题的关键点。围绕此方面的技术，人们或采取电解水制氢气的办法，或采取低分子醇类和烃类裂解制氢气的办法等，但是，都存在缺陷和不足，无法大批量生产应用。也有采取金属水解制氢气的办法，但是，限于化学反应的不能稳定进行，该技术也停留在试验室阶段。

检索发现，专利申请号为的CN201010555467.4 ‘一种由含烃原料气制氢气的开工方法’专利是采用工业烃类原料进行制氢、专利申请号为CN200910045439.5的‘氢气发生装置’专利是采用金属硼氢化物为原料进行制氢、专利申请号为CN200810215025.8的‘工业法制氢气及装置’专利是采用高温下类似水煤气发生炉的思路进行制氢、专利申请号为的CN200820158518.8 ‘一种制备氢气的设备’专利是描述一种简易的制氢装置、专利申请号为CN200920009697.3的‘一种即时自控氢气发生装置’专利描述的是军用的采用金属硼氢化物为原料制氢的工艺、专利申请号为CN200710119058.8的‘一种用于燃料电池的氢气的制备方法’专利仍是采用硼氢化物作为原料进行制氢、专利申请号为的CN200610021956.5 ‘电能制氢及氢能发电的联合装置’专利是采用电解水制氢气的思路、专利申请号为CN93110994.9的‘用铝炭嵌合物制备氢气的方法及其装置’专利是通过将铝粒与无定型炭粒按Al∶C＝1:（0.1~0.3）重量比嵌合后，经活化液活化后，置于制氢气装置中，再加入水，在光照或加温条件下，使水分子解离收集氢气，所说的制氢装置包括二个上、下相扣的U形筒体，筒体底中部设有滑杆或滑杆导管，上U形筒体底上设有带塞的投料管和带开关的输氢气管进行制氢，其中，铝碳嵌合可能不充分，引起制氢反应不彻底等。检索发现，还没有以金属铝为活性基质进行高效制氢专利申请。

2009年，中铝网综合科技日报刊登消息：俄罗斯科学家已成功研制出一种可以从自来水中提取氢气的小型装置，利用普通的铝与水反应产生氢气，所获得的大量氢气既可以用来驱动汽车，也可以装入特制的燃料电池中用来发电。但是，并没有公开是采用何种技术能使普通的铝与水反应产生氢气，也没有检索到其专利的申报。

在试验室内，依靠多种辅助原料和温度等条件，可以实现利用普通的铝与水反应产生氢气的过程。但是，如何能高效、连续和稳定的获得氢气的大工业方法是一个空白点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝粉制氢的固体组合物，其可以消除铝表面的氧化铝膜对铝与水反应产生氢气的障碍，并能加快反应速度，并能产生稳定的氢气流。

本发明的技术方案是这样实现的：一种铝粉制氢的固体组合物，其特性在于：由铝粉、食盐和硅溶胶组成，按质量份数其中含铝粉为2~20份，食盐为0~1份，硅溶胶0.5~3份，酒精0.01~0.1份。所述的铝粉为球型的或片状的，粒径10~50μm或300~1300目。所述的食盐是指民用食盐，或是粉状的工业盐，粒径50~1500μm。所述的硅溶胶为碱性的、高钠含量的硅溶胶，硅含量25~35%的硅溶胶。

所述的铝粉制氢的固体组合物的制备工艺如下：

（1）准确称取铝粉、硅溶胶和酒精；硅溶胶和酒精调和均匀；

（2）准确称取食盐；

（3）在搅拌机中，或和面机中加入（1），搅拌捏合，时间为5~20min；然后加入食盐，继续搅拌或捏合5~20min；

（4）按需求，手工模压成柱状体、球状体或方块状；

（5）移入真空干燥箱内，真空度保持在133Pa，温度95~105℃条件下，干燥20~30min。

本发明的积极效果在于：其依靠硅溶胶的粘结性，把铝粉和食盐的颗粒物经过捏合，制成一定的固体形状，改善化学反应的微观界面，提高了反应的连续性，应用于高效制氢提高反应速度和制氢效率，稳定可控，具有很高的实用价值。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步描述，实施例为进一步阐明本发明的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

准确称取粒径20μm的20份片状铝粉中，加入0.5份硅溶胶和0.1份酒精调和均匀后的液体，在搅拌机中搅拌，时间为5min；手工模压成块状体；移入真空干燥箱内，真空度保持在133Pa，温度95℃条件下，干燥20min，制成非松散状的固体组合物。

把100g的此固体组合物放入装有300g的2%wt的氢氧化钠溶液的三角烧瓶中，当温度为20~30℃的条件下，固体组合物表面连续逸出氢气泡，约30min后氢气泡逸出逐渐减弱；加热三角烧瓶，当温度为55~65℃的条件下，固体组合物表面大量连续逸出氢气泡，约40min后氢气泡逸出逐渐减弱；冷却三角烧瓶到20~30℃的条件下，逸出氢气泡仍在继续，但明显减弱，放置24h后，此固体组合物仍保持固定形状，反应不完全。

实施例2

准确称取粒径50μm的2份的片状铝粉中，加入3份硅溶胶和0.01份酒精调和均匀后的液体，在搅拌机中搅拌，时间为5min；手工模压成块状体；移入真空干燥箱内，真空度保持在133Pa，温度100℃条件下，干燥20min，制成坚硬的块状固体组合物。

把100g的此固体组合物放入装有300g的2%wt的氢氧化钠溶液的三角烧瓶中，当温度为20~30℃的条件下，可见固体组合物表面连续逸出氢气泡，约30min后氢气泡逸出逐渐消失；加热三角烧瓶，当温度为55~65℃的条件下，可见固体组合物表面有连续逸出氢气泡，约40min后氢气泡逸出逐渐消失；冷却三角烧瓶到20~30℃的条件下，几乎观察不到逸出氢气泡，放置24h后，此固体组合物仍保持固定形状，反应不完全。

实施例3

准确称取粒径30μm的15份的片状铝粉中，加入3份硅溶胶和0.1份酒精调和均匀后的液体，在搅拌机中搅拌捏合，时间为5min，然后加入粒径300μm食盐1份，继续捏合5min；手工模压成块状体；移入真空干燥箱内，真空度保持在133Pa，温度100℃条件下，干燥20min，制成具备一定形状的稍硬的块状固体组合物。

把100g的此固体组合物放入装有300g的2%wt的氢氧化钠溶液的三角烧瓶中，当温度为20~30℃的条件下，可见固体组合物表面连续均匀的逸出氢气泡，约30min后氢气泡逸出速度不变；加热三角烧瓶，当温度为55~65℃的条件下，可见固体组合物表面有激烈的连续氢气泡逸出，约40min后仍保持稳定的氢气泡逸出；冷却三角烧瓶到20~30℃的条件下，仍可见固体组合物表面连续均匀的逸出氢气泡；放置48h后，此固体组合物完全溶解，反应完全，混合液体为絮状悬浮液。

Claims (2)

1.一种铝粉制氢的固体组合物，其特性在于：由铝粉、食盐和硅溶胶组成，其铝粉为球型的或片状的，粒径10~50μm或300~1300目；食盐是指民用食盐或是粉状的工业盐，粒径50~1500μm；硅溶胶为碱性的、高钠含量的硅溶胶，硅含量25~35%的硅溶胶；按质量份数其中含铝粉为2~20份，食盐为0~1份，硅溶胶0.5~3份，酒精0.01~0.1份。

2.根据权利要求1所述的铝粉制氢的固体组合物，其特征在于所述的铝粉制氢的固体组合物的制备工艺如下：

（1）准确称取铝粉、硅溶胶和酒精；硅溶胶和酒精调和均匀；

（2）准确称取食盐；

（3）在搅拌机中，或和面机中加入（1），搅拌捏合，时间为5~20min；然后加入食盐，继续搅拌或捏合5~20min；

（4）按需求，手工模压成柱状体、球状体或方块状；

（5）移入真空干燥箱内，真空度保持在133Pa，温度95~105℃条件下，干燥20~30min。