CN106115618B - 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，得到燃烧值高、安全无污染的合成氢燃料。

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。
氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送较不方便，但氢作为燃料仍然被认为将会成为本世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高、可循环利用。
现代社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，大量排放尾气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成了温室效应。利用二氧化碳气体来制备合成氢燃料，既能实现二氧化碳的转化再利用，也能生产出符合环保要求的氢燃料。
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由硼氢化钙、硼氢化锂、硼氢化钾混合而成，所述硼氢化钙、硼氢化锂、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1.5-4.5％，所述的催化剂由一氧化镍、氯化镍、硫酸镍混合而成，所述一氧化镍、氯化镍、硫酸镍的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的CO2气体的压力为0.2-90atm。
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10-140:1，球磨转速为300-900转/分钟，球磨时间为1-40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10-110:1，振动频率为900-1000周/分钟，球磨时间为1-40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30-60％、一氧化碳20-30％、余量为甲烷。
具体的，在本发明中：
一氧化镍，CAS号：1313-99-1，粒径20-40nm。
氯化镍，CAS号：7718-54-9，粒径20-40nm。
硫酸镍，CAS号：7786-81-4，粒径20-40nm。
硼氢化钙，CAS号：17068-95-0，粒径20-40nm。
硼氢化锂，CAS号：16949-15-8，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，得到了燃烧值高、安全无污染的合成氢燃料。
具体实施方式
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钙3g、硼氢化锂3g、硼氢化钾3g搅拌混合均匀得到。
所述步骤(1)所述的催化剂由一氧化镍0.06g、氯化镍0.06g、硫酸镍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钙4.5g、硼氢化锂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锂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钙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一氧化镍0.09g、氯化镍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镍0.09g、硫酸镍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：所述的催化剂由一氧化镍0.09g、硫酸镍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 96.6
实施例2 91.8
实施例3 92.5
实施例4 92.3
实施例5 92.1
实施例6 92.8
实施例7 92.0
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(硼氢化钙、硼氢化锂、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(硼氢化钙、硼氢化锂、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(一氧化镍、氯化镍、硫酸镍)高燃烧热值合成氢燃料反应生成率明显高于实施例5-7(一氧化镍、氯化镍、硫酸镍任意二者复配)。
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
样品 燃烧热值，kcal/m<sup>3</sup>
实施例1 9220
实施例2 8246
实施例3 8410
实施例4 8342
实施例5 8421
实施例6 8406
实施例7 8428
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(硼氢化钙、硼氢化锂、硼氢化钾复配)燃烧热值明显高于实施例2-4(硼氢化钙、硼氢化锂、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(一氧化镍、氯化镍、硫酸镍复配)燃烧热值明显高于实施例5-7(一氧化镍、氯化镍、硫酸镍中任意二者复配)。

Claims (6)

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1.5-4.5％，所述的催化剂由一氧化镍、氯化镍、硫酸镍混合而成，所述一氧化镍、氯化镍、硫酸镍的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)；
所述的金属硼氢化物由硼氢化钙、硼氢化锂、硼氢化钾混合而成，所述的硼氢化钙、硼氢化锂、硼氢化钾的质量比为(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：所述的二氧化碳CO2气体的压力为0.2-90atm。
3.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：所述的球磨包括行星式球磨、卧式球磨和振动式球磨。
4.如权利要求3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10-140:1，球磨转速为300-900转/分钟，球磨时间为1-40小时。
5.如权利要求3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10-110:1，振动频率为900-1000周/分钟，球磨时间为1-40小时。
6.一种高燃烧热值合成氢燃料，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述方法制备而成。
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