CN103964378B - 一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：1）将镁基氢化物MgH2称量、装罐、球磨1-5h，得到预处理后的MgH2；2）将乙二胺四乙酸或/和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，得到水溶液；3）将上述水溶液用NaOH溶液调节其pH为8-10，加入预处理后的MgH2进行水解放氢反应，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。本发明的优点是：该MgH2水解制氢方法利用络合剂或/和表面活性剂促进镁基氢化物水解制氢，室温条件下，在较短时间即可获得较高的转化率，且操作简单，产物环保、无污染。
Description
技术领域
本发明涉及镁基储氢技术，特别是一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法。
背景技术
氢能作为清洁高效的可再生能源受到广泛关注，特别是燃料电池的发展对制氢技术提出了更严格的要求。开发具有高安全性、高可靠性分布式制氢技术成为研究热点。其中水解制氢技术，特别是一些基于轻质金属及其氢化物的水解制氢技术，是近年来国内外该领域的研究热点。
在轻质金属及氢化物中，镁基材料因为理论制氢量高（Mg 8.2%，MgH215.2%）、易于储存、反应条件温和、安全性高、副产物无污染等优点极具发展潜力。但是目前存在的问题是镁基氢化物MgH2的水解产物Mg(OH)2易包覆在MgH2颗粒的表面，阻碍了水与MgH2内部颗粒的接触，使水解反应在经过初期高速反应阶段后就迅速停滞。
目前针对镁基氢化物MgH2所存在的问题的研究主要集中在：原料的预处理；改变水解体系组成，调整反应溶液的组成成分；添加催化剂。以上方法虽可较大幅度提高MgH2的反应速率和转化率，但仍未彻底解决Mg(OH)2的包覆问题。因此，反应后期速率下降且不能反应完全。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，该方法利用络合剂或/和表面活性剂促进镁基氢化物水解制氢，室温条件下，在较短时间即可获得较高的转化率，且操作简单，产物环保、无污染。
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、300-600 rpm条件下球磨1-5h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)或/和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中，乙二胺四乙酸水溶液的浓度为0.2-0.6 mol/L，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1-0.15 mol/L；
3）将上述乙二胺四乙酸水溶液或/和十六烷基三甲基溴化铵水溶液用0.5-1.5mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为8-10，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为20-30分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
所述镁基氢化物MgH2与乙二胺四乙酸水溶液或十六烷基三甲基溴化铵水溶液或乙二胺四乙酸-十六烷基三甲基溴化铵混合液的用量比为0.01-0.5g：10mL。
本发明的优点是：该MgH2水解制氢方法利用络合剂或/和表面活性剂促进镁基氢化物水解制氢，室温条件下，在较短时间即可获得较高的转化率，且操作简单，产物环保、无污染。
附图说明
图1 为球磨2 h和3 h的0.05 g MgH2在0.1 mol/L CTAB和0.5 mol/L EDTA混合液中水解25分钟的放氢量及转化图。
图2 为球磨2 h 0.05 g MgH2在0.1 mol/L CTAB和0.6 mol/L EDTA混合液中水解25分钟的放氢量及转化图。
具体实施方式
实施例1：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.01 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、300rpm条件下球磨2h，得到预处理后的MgH2；
2）将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中， CTAB水溶液的浓度为0.1 mol/L；
3）将上述10 mL CTAB水溶液，用1.0mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为8，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为25分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
检测：用排水法收集气体，记录放氢产率，25 min内，放氢量为554 mL/g,转化率为32.5 %。
实施例2：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.05 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、400rpm条件下球磨2h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)溶于去离子水中，EDTA水溶液的浓度为0.2 mol/L；
3）将上述10 mL EDTA水溶液，用0.5mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为9，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为20分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
检测：用排水法收集气体，记录放氢产率，20 min内，放氢量为1111 mL/g,转化率为63.5 %。
实施例3：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.2 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、500rpm条件下球磨2h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中得到混合液，混合液中EDTA水溶液的浓度为0.2 mol/L，CTAB水溶液的浓度为0.15mol/L；
3）将上述10 mL 混合液，用0.5mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为9，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为20分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
检测：用排水法收集气体，记录放氢产率，20 min内，放氢量为1141 mL/g,转化率为67.0 %。
实施例4：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.05 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、300rpm条件下球磨2h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中得到混合液，混合液中EDTA水溶液的浓度为0.6 mol/L，CTAB水溶液的浓度为0.1mol/L；
3）将上述10 mL 混合液，用1.0mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为8，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为25分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
球磨2 h 0.05 g MgH2在0.1 mol/L CTAB和0.6 mol/L EDTA混合液中水解25分钟的放氢量及转化图见图2，图中表明：用排水法收集气体，记录放氢产率，25 min内，放氢量为1542 mL/g,转化率为90.6 %。
实施例5：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.05 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、600rpm条件下球磨3h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中得到混合液，混合液中EDTA水溶液的浓度为0.5 mol/L，CTAB水溶液的浓度为0.1mol/L；
3）将上述10 mL混合液，用1.5mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为10，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为25分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
球磨3 h的0.05 g MgH2在0.1 mol/L CTAB和0.5 mol/L EDTA混合液中水解25分钟的放氢量及转化图见图1，图中表明：用排水法收集气体，记录放氢产率，25 min内，放氢量为1624 mL/g,转化率为95.4 %。
实施例6：
一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，步骤如下：
1）将0.05 g镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、600rpm条件下球磨2 h，得到预处理后的MgH2；
2）将乙二胺四乙酸(EDTA)和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶于去离子水中得到混合液，混合液中EDTA水溶液的浓度为0.5 mol/L，CTAB水溶液的浓度为0.1mol/L；
3）将上述10 mL混合液，用1.5mol/L 的NaOH 溶液调节其pH为10，加入上述预处理后的MgH2进行水解放氢反应，反应时间为25分钟，即可实现镁基氢化物MgH2水解制氢。
球磨2 h的0.05 g MgH2在0.1 mol/L CTAB和0.5 mol/L EDTA混合液中水解25分钟的放氢量及转化图见图1，图中表明：用排水法收集气体，记录放氢产率，25 min内，放氢量为1393 mL/g,转化率为81.8 %。
Claims (1)
1.一种镁基氢化物MgH2水解制氢的方法，其特征在于步骤如下：
1)将镁基氢化物MgH2在手套箱内称量、装罐，在氩气保护气氛、300-600rpm条件下球磨1-5h，得到预处理后的MgH2；
2)将乙二胺四乙酸或/和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，乙二胺四乙酸水溶液的浓度为0.2-0.6mol/L，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1-0.15mol/L；
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所述镁基氢化物MgH2与乙二胺四乙酸水溶液或十六烷基三甲基溴化铵水溶液或乙二胺四乙酸-十六烷基三甲基溴化铵混合液的用量比为0.01-0.5g：10mL。
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