CN103274356B - 水解制氢用铝基复合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水解制氢用铝基复合物及其制备方法；所述铝基复合物的原料组分及其质量份数为：铝粉末40～100份，碱粉末5～60份，水1～20份，还原铁粉0.01～1份；所述水解制氢用铝基复合物的制备方法为：称取铝粉末、碱粉末和还原铁粉原料并混合均匀，然后往混合粉末中加入水反应固化成型。本发明的铝基复合物加入室温甚至冰水中，就能大量稳定的产生氢气，产氢稳定、速率可控、效率高、反应条件温和；并且本发明的铝基复合物产品还可以直接暴露在空气中，不吸潮，没有腐蚀性，安全稳定；同时本发明的铝基复合物没有添加贵金属元素，原料价格低廉，仅需要机械混合技术制备，制备工艺简单，适合工业化生产。

Description

水解制氢用铝基复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水解制氢材料，特别涉及一种水解制氢用铝基复合物及其制备方法。
背景技术
在现代工业中，氢能被公认为人类未来的理想能源。氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料；氢不但燃烧放出的热量多，而且燃烧产物是水，不污染环境；同时，氢制备的原料是水资源不受限制。当今世界为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济持续发展等问题，洁净的新能源和可再生能源的开发已是迫在眉睫。因此，氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源，具有广阔的应用前景。
金属通过水解反应产生氢气，是一种很有前景的储存和运输能量的方式，尤其是铝，其资源丰富、产氢量大，而且易保存。目前，有一些方法能够使金属铝持续与中性水发生反应，但其存在着制备工艺复杂、使用原料多、成本高、制氢效率低以及污染环境等不足。
例如：公开号为CN102851549A的专利文献公开了一种水解制氢的铝金属(合金)材料及其制备方法，其采用铝、氯化钠等原料通过球磨法制备水解制氢的铝合金；此技术需要球磨设备密封球磨，工艺复杂，制备条件苛刻。公开号为CN101613082A的专利文献公开了一种生产氢气的铝合金的制造方法，该方法采用镓、铝等原料粉末通过泡沫冶金法，辅以高压、烧结、成型等技术制备镓铝合金；此技术要使用比较贵的金属镓，成本较高，并且技术复杂，原料较多。公开号为CN102211757A的专利文献公开了一种硼氢化钠/铝粉混合固体燃料可控水解制氢体系及制氢方法，其采用硼氢化钠、铝粉和碱等原料的混合物为固体燃料，通过向固体燃料中控制加入液体燃料，实现即时按需可控制氢；此技术使用较贵的硼氢化钠，成本较高，且硼残留在产物中难以处理，污染较大，工艺较复杂，原料多。公开号为CN101289163A的专利文献公开了一种水解制氢的铝合金及其制备，该专利主要采用铋、铝等原料并辅以低熔点金属通过球磨制备铋铝合金；此技术使用了铋、镓等较贵金属，原料复杂、昂贵，成本太高，并且生产工艺复杂。
因此，如何合理的利用廉价金属铝与水持续反应，低成本规模制氢已经成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水解制氢用铝基复合物及其制备方法，该铝基复合物的制备工艺简单，生产成本低，产氢稳定、速率可控、效率高、反应条件温和，产品无毒环保、对空气稳定、不吸潮、没有腐蚀性、安全稳定。
本发明公开了一种水解制氢用铝基复合物，所述铝基复合物的原料组分及其质量份数为：铝粉末40～100份，碱粉末5～60份，水1～20份，还原铁粉0.01～1份。
进一步，所述碱粉末为氢氧化钾粉末和氢氧化钠粉末中的一种或两种的混合物。
进一步，所述铝粉末的粒径为1～300μm，纯度大于96%；所述氢氧化钠粉末的纯度大于95%，氢氧化钾粉末的纯度大于84%；所述还原铁粉的粒径为1～300μm，纯度大于96%。
本发明还公开了上述水解制氢用铝基复合物的制备方法，称取铝粉末、碱粉末和还原铁粉原料并混合均匀，然后往混合粉末中加入水反应固化成型。
本发明的有益效果在于：本发明将铝粉末、碱粉末和还原铁粉混合后加入少量水，就可以反应生成一种固体还原剂，该固体还原剂即为本发明的水解制氢用铝基复合物；本发明的铝基复合物加入室温甚至冰水中，就能大量稳定的产生氢气，1g铝粉制备出来的产品可以产生800～1000ml氢气，即1g铝基复合物可以产生500～700mL氢气，产氢稳定、速率可控、效率高、反应条件温和，反应后产物无毒无害，对环境友好；并且本发明的铝基复合物产品还可以直接暴露在空气中，不吸潮，没有腐蚀性，安全稳定；同时本发明的铝基复合物没有添加贵金属元素，原料价格低廉，仅需要机械混合技术制备，制备工艺简单，适合工业化生产；另外，可以直接通过控制铝基复合物的组份比例、颗粒大小、数量来控制产生氢气的速率，操作简单，并且可通过控制铝基复合物与水的接触实现水解还原反应的高度可控性。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
称取500g铝粉末(铝粉末的粒径为200μm，纯度大于96%)、100g氢氧化钠粉末(氢氧化钠粉末的纯度大于95%)和0.5g还原铁粉(还原铁粉的粒径为200μm，纯度大于96%)，并混合均匀，然后往混合粉末中加入75g水迅速充分混匀，反应固化成型，造粒，制得本实施例的水解制氢用铝基复合物颗粒。
实施例2
称取500g铝粉末(铝粉末的粒径为100μm，纯度大于96%)、250g氢氧化钾粉末(氢氧化钾粉末的纯度大于84%)和0.6g还原铁粉(还原铁粉的粒径为100μm，纯度大于96%)并混合均匀，然后往混合粉末中加入50g水迅速充分混匀，反应固化成型，造粒，制得本实施例的水解制氢用铝基复合物颗粒。
实施例3
称取500g铝粉末(铝粉末的粒径为100μm，纯度大于96%)、175g氢氧化钾粉末(氢氧化钾粉末的纯度大于84%)、250g氢氧化钠粉末(氢氧化钠粉末的纯度大于95%)和0.55g还原铁粉(还原铁粉的粒径为100μm，纯度大于96%)，并混合均匀，然后往混合粉末中加入60g水迅速充分混匀，反应固化成型，粉粹，制得本实施例的水解制氢用铝基复合物粉末。
上述实施例制得的铝基复合物加入室温甚至冰水中，就能大量稳定的产生氢气，各个实施例的铝基复合物具体制氢性能实验数据如下：
产品型号 质量 产氢量 反应速率
实施例1 100g 66.7L 278mL/mim
实施例2 100g 60.0L 1000mL/mim
实施例3 100g 54.1L 5405mL/mim
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种水解制氢用铝基复合物，其特征在于：所述铝基复合物的原料组分及其质量份数为 ：铝粉末 40 ～ 100 份，碱粉末 5 ～60 份，水 1 ～ 20 份，还原铁粉 0.01 ～ 1 份，所述碱粉末为氢氧化钾粉末和氢氧化钠粉末中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的水解制氢用铝基复合物，其特征在于 ：所述铝粉末的粒径为1 ～ 300μm，纯度大于 96% ；所述氢氧化钠粉末的纯度大于 95%，氢氧化钾粉末的纯度大于84% ；所述还原铁粉的粒径为 1 ～ 300μm，纯度大于 96%。
3.权利要求 1 或2所述的水解制氢用铝基复合物的制备方法，其特征在于 ：称取铝粉末、碱粉末和还原铁粉原料并混合均匀，然后往混合粉末中加入水反应固化成型。
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