CN105861084B - 高燃烧热值合成氢燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高燃烧热值合成氢燃料及其制备方法，所述高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，包括以下步骤：室温下，将金属硼氢化物在催化剂的作用下与二氧化碳进行球磨，反应后得到混合气体。本发明以金属硼氢化物和二氧化碳为主要原料，在催化剂作用下通过球磨，充分发挥球冲击的作用，促进氧化还原反应的进行，得到组分比例不同的合成燃料。该燃料气体具有燃烧值高、无毒无害、安全无污染等优点。

Description

高燃烧热值合成氢燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及气体燃料技术领域，具体涉及一种高燃烧热值合成氢燃料及其制备方法。
背景技术
人类社会文明的持续发展正面临着能源短缺与环境恶化所带来的威胁，对化石能源的无限制开采不仅导致其日渐枯竭，价格攀升，而且燃烧释放的大量二氧化碳导致温室效应加重，进而引发极端天气现象。
为了克服化石能源的缺陷，人们一直在寻找一种不依赖化石燃料、储量丰富，能廉价制取，无毒无害的清洁能源。而氢能正是人们所期待的新能源，因为氢能具有以下几大优点：(1)资源丰富，氢不仅是最轻的气体，而且是宇宙中最古老的物质，地球上的氢资源极其丰富。氢燃烧又生成水，这是一个取之于水又还原于水的顺应自然的循环，所以氢是一种不受资源限制取之不尽、用之不竭的能源。(2)无污染，氢气本身无毒，燃烧时生成水和少量氮化氢，但比石油基燃料燃烧时的产生量低80％，不会像矿物燃料那样产生大量烟尘及一氧化碳，二氧化碳、碳氢化合物、铅化物等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，所以氢是最清洁的能源。(3)热值高，除核燃料外，氢的燃烧值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。(4)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
但是，上述的自然能源的有效利用还没有广泛普及，而且还是依靠将排出大量二氧化碳的化石燃料作为原料发电和大部分的动力共给。随着对环境破坏的抑制的推行，消费者要求使用清洁能源的情况也逐渐增多。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高燃烧热值合成氢燃料及其制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，包括以下步骤：
将金属硼氢化物与二氧化碳，在催化剂的作用下进行球磨，得到所述高燃烧热值合成氢燃料。
优选地，所述的金属硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾中的一种或多种的混合物。
更优选地，所述的金属硼氢化物由硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾混合而成，所述硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的催化剂加入量为金属硼氢化物重量的1-5％，所述的催化剂为氧化钴、氯化钴、硫酸钴中的一种或多种混合物。
更有选地，所述的催化剂由氧化钴、氯化钴、硫酸钴混合而成，所述氧化钴、氯化钴、硫酸钴的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的CO2气体的压力为0.1-100atm。
本发明中只要能提供机械化学力的球磨方式均可，优选地，所述球磨包括行星式球磨、卧式球磨和振动式球磨。
更优选地，所述球磨为行星式球磨或卧式球磨，球磨条件为：球料比为5-150:1，球磨转速为250-950转/分钟，球磨时间为0.5-50小时。
更优选地，所述球磨为振动式球磨时，球磨条件为：球料比为5-120:1，振动频率为850-1100周/分钟，球磨时间为0.5-50小时。
本发明提供了一种高燃烧热值合成氢燃料，采用上述方法制备而成，由下述重量百分比的组分组成：氢气26-66％、一氧化碳16-36％、余量为甲烷。
具体的，在本发明中：
氧化钴，CAS号：1307-96-6，粒径20-40nm。
氯化钴，CAS号：34240-80-7，粒径20-40nm。
硫酸钴，CAS号：60459-08-7，粒径20-40nm。
硼氢化钠，CAS号：137141-62-9，粒径20-40nm。
硼氢化镁，CAS号：16903-37-0，粒径20-40nm。
硼氢化钾，CAS号：13762-51-1，粒径20-40nm
二氧化碳，CAS号：124-38-9。
本发明以金属硼氢化物和二氧化碳为主要原料，在催化剂作用下通过球磨，充分发挥球冲击的作用，促进氧化还原反应的进行，得到组分比例不同的合成燃料。该燃料气体具有燃烧值高、无毒无害、安全无污染等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，包括以下步骤：
在氩气气氛的手套箱(采用德国Mbraun手套箱)中，称取9.0g的金属硼氢化物和0.18g催化剂，装入带阀门的不锈钢球磨罐(容积300ml)中，每个不锈钢球的直径为7.0mm，球料质量比为100：1(即不锈钢球总的质量与金属硼氢化物的质量比为100：1)。
将装有金属硼氢化物和催化剂的球磨罐抽真空后充入10atm的二氧化碳。然后将球磨罐放在行星式球磨机(釆用南京大学仪器厂生产的QM-3SP4型行星式球磨机)上，以500转/分钟的转速球磨24小时，得到合成燃料。
所述步骤(1)中金属硼氢化物由硼氢化钠3g、硼氢化镁3g、硼氢化钾3g搅拌混合均匀得到。
所述步骤(1)所述的催化剂由氧化钴0.06g、氯化钴0.06g、硫酸钴0.06g搅拌混合均匀得到。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的金属硼氢化物由硼氢化钠4.5g、硼氢化镁4.5g搅拌混合均匀得到。得到实施例2的高燃烧热值合成氢燃料。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：金属硼氢化物由硼氢化镁4.5g、硼氢化钾4.5g搅拌混合均匀得到。得到实施例3的高燃烧热值合成氢燃料。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的金属硼氢化物由硼氢化钠4.5g、硼氢化钾4.5g搅拌混合均匀得到。得到实施例4的高燃烧热值合成氢燃料。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的催化剂稳定剂由氧化钴0.09g、氯化钴0.09g搅拌混合均匀得到。得到实施例5的高燃烧热值合成氢燃料。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的催化剂由氯化钴0.09g、硫酸钴0.09g搅拌混合均匀得到。得到实施例6的高燃烧热值合成氢燃料。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的催化剂由氧化钴0.09g、硫酸钴0.09g搅拌混合均匀得到。得到实施例7的高燃烧热值合成氢燃料。
测试例1
对实施例1和实施例5-7中步骤(1)的高燃烧热值合成氢燃料反应生成率进行测试，具体结果见表1。
表1：高燃烧热值合成氢燃料反应生成率结果表
生成率，％
实施例1 95.2
实施例2 92.1
实施例3 91.3
实施例4 91.5
实施例5 91.5
实施例6 91.8
实施例7 91.0
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾复配)高燃烧热值合成氢燃料反应生成率明显高于实施例2-4(硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(氧化钴、氯化钴、硫酸钴)高燃烧热值合成氢燃料反应生成率明显高于实施例5-7(氧化钴、氯化钴、硫酸钴任意二者复配)。
测试例2
对实施例1-7制备的高燃烧热值合成氢燃料进行燃烧热值测试。具体结果见表2。
表2：燃烧热值测试结果表
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾复配)燃烧热值明显高于实施例2-4(硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(氧化钴、氯化钴、硫酸钴复配)燃烧热值明显高于实施例5-7(氧化钴、氯化钴、硫酸钴中任意二者复配)。

Claims (8)

1.一种高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：室温下，将金属硼氢化物在催化剂的作用下与二氧化碳进行球磨；所述的催化剂加入量为金属硼氢化物重量的1-5％，所述的催化剂由氧化钴、氯化钴、硫酸钴混合而成，所述氧化钴、氯化钴、硫酸钴的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
2.如权利要求1所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述的金属硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾中的一种或多种的混合物。
3.如权利要求2所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述的金属硼氢化物由硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾混合而成，所述的硼氢化钠、硼氢化镁、硼氢化钾的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述的二氧化碳CO2气体的压力为0.1-100atm。
5.如权利要求1-3中任一项所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述的球磨包括行星式球磨、卧式球磨和振动式球磨。
6.如权利要求5所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述球磨为行星式球磨或卧式球磨，球磨条件为：球料比为5-150:1，球磨转速为250-950转/分钟，球磨时间为0.5-50小时.
7.如权利要求5所述的高燃烧热值合成氢燃料的制备方法，其特征在于：所述球磨为振动式球磨时，球磨条件为：球料比为5-120:1，振动频率为850-1100周/分钟，球磨时间为0.5-50小时。
8.一种高燃烧热值合成氢燃料，其特征在于：采用权利要求1-7中任一项所述方法制备而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1980857B (zh) * 2004-02-26 2012-12-05 通用汽车公司 包含氢化物和氢氧化物的储氢材料体系及其再生方法
DE102011115073A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Freisetzung von Wasserstoff aus einem Metallhydrid
CN105271178A (zh) * 2015-11-18 2016-01-27 浙江工业大学 一种将温室气体转化为碳的方法

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