CN113716523A - 可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属及其氢化物水解制氢技术领域，公开了可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用，所述可见光包括紫光灯发出的波长为420～430nm、蓝光灯发出的波长为465～470nm、绿光灯发出的波长为520～530nm、黄光灯发出的波长为585～595nm、红光灯发出的波长为725～732nm的可见光中的一种；所述金属及其氢化物包括镁、镁镧合金、镁锂合金、铝、铝锡合金、铝锂合金、氢化镁、氢化铝中的一种。本发明克服了目前金属水解制氢方法中存在的操作复杂、材料价格昂贵及催化剂不易分离等缺点，通过可见光显著提高金属及其氢化物水解制氢的速率，具有绿色、高效、对水溶液无污染的优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属及其氢化物水解制氢技术领域，特别是涉及可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用。
背景技术
氢能作为一种绿色高效的可再生能源，具有广泛的应用市场，近年来备受关注。然而，目前广泛应用的工业制氢技术，大多数都是基于不可再生的化石燃料分解，而且产物中含有SO2、NH3等有害杂质，从而严重制约了氢能在工业上广泛应用。
金属水解制氢近年来受到广泛关注。与传统制氢方法相比，金属水解制氢具有原料成本低、所得氢气纯度高、理论氢产量高、操作简单等优点。镁或铝基合金及它们的氢化物水解材料具有地壳储量丰富、理论产氢量高、所得氢气纯度高以及水解产物对环境友好等优点，被认为是十分具有前景的制氢材料。但这些材料在水解过程中形成的氢氧化镁或氧化铝钝化膜会阻碍内部的镁或铝与水进一步接触反应，导致反应动力学缓慢和产氢量降低。为了解决这一问题，研究人员先后提出了球磨、合金化、添加催化剂等方法，均取得明显的效果。然而，上述方法存在操作复杂、材料价格昂贵或催化剂不易分离等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用，通过可见光可以显著提高金属及其氢化物水解制氢的速率，具有绿色、高效、对水溶液无污染的优点。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光的波长为400～780nm。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光是紫光灯发出的波长为420～430nm的可见光。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光是蓝光灯发出的波长为465～470nm的可见光。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光是绿光灯发出的波长为520～530nm的可见光。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光是黄光灯发出的波长为585～595nm的可见光。
作为上述方案的进一步改进，所述可见光是红光灯发出的波长为725～732nm的可见光。
作为上述方案的进一步改进，所述金属及其氢化物包括镁或铝基合金及其氢化物。
作为上述方案的进一步改进，所述金属及其氢化物包括镁、镁镧合金、镁锂合金、铝、铝锡合金、铝锂合金、氢化镁、氢化铝中的一种。
本发明第二方面在于提供一种利用可见光促进金属及其氢化物水解制氢的方法，所述方法包括：利用可见光照射装有金属及其氢化物与水的玻璃容器；其中，所述可见光包括紫光灯发出的波长为420～430nm、蓝光灯发出的波长为465～470nm、绿光灯发出的波长为520～530nm、黄光灯发出的波长为585～595nm、红光灯发出的波长为725～732nm的可见光中的一种；所述金属及其氢化物包括镁、镁镧合金、镁锂合金、铝、铝锡合金、铝锂合金、氢化镁、氢化铝中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明克服了目前金属水解制氢方法中存在的操作复杂、材料价格昂贵及催化剂不易分离等缺点，通过可见光可以显著提高金属及其氢化物水解制氢的速率，具有绿色、高效、对水溶液无污染的优点。
附图说明
图1是本发明可见光照促进金属及其氢化物水解制氢的工作机理图；
图2是本发明实施例1或实施例2中所用实验装置示意图；
图3是本发明实施例1中各种颜色可见光催化金属Mg水解制氢的效果图；
图4是本发明实施例2中各种颜色可见光催化MgH2水解制氢的效果图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种利用可见光促进金属及其氢化物水解制氢的方法，如图1所示，包括：利用可见光照射装有金属及其氢化物与水的玻璃容器，提高金属及其氢化物水解制氢的速率。其中，所述可见光的波长为400～780nm，特别是紫光灯发出的波长为420～430nm、蓝光灯发出的波长为465～470nm、绿光灯发出的波长为520～530nm、黄光灯发出的波长为585～595nm、红光灯发出的波长为725～732nm的可见光中的一种；所述金属及其氢化物主要包括镁或铝基合金及其氢化物，特别是镁(Mg)、镁镧合金(Mg-La)、镁锂合金(Mg-Li)、铝(Al)、铝锡合金(Al-Sn)、铝锂合金(Al-Li)等，以及氢化镁(MgH2)、氢化铝(AlH3)等氢化物。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
可见光照促进Mg水解制氢
进行水解实验时，将实验分为四组，其中三组分别采用蓝色光、绿色光、黄色光照射，其余组为空白组。如图2所示，操作时，将约0.1g的Mg装入反应瓶的底部，打开45W单色灯(蓝色、绿色、黄色)，用注射器往反应瓶中注入20mL去离子水。注入去离子水后，Mg与去离子水反应产生氢气，这些氢气通过胶管排入孟氏洗瓶中，将孟氏洗瓶中的水压入电子天平上的烧杯中，电子天平的数据实时传送到计算机上记录处理，得到Mg的水解制氢曲线。
图3是本实施例各种颜色光照下Mg水解制氢的效果图。由图3可知，在没有光照的情况下，Mg在一个小时内能放出约3mL/g的氢气，而通过45W的黄光灯(波长为585～595nm)、绿光灯(波长为520～530nm)与蓝光灯(波长为465～470nm)照射，Mg在一个小时内的放氢量分别提升到约13mL/g、16mL/g和20mL/g。因此，通过可见光照能将Mg水解制氢量提高4倍以上，显著提高水解制氢的效率。
而且，从图3中可以看出，蓝光灯(波长为465～470nm)对Mg水解制氢的促进效果最优，其促进Mg水解制氢的速率最快且最终制得的氢气量最高，而绿光灯(波长为520～530nm)与黄光灯(波长为585～595nm)对Mg水解制氢的初始促进速率相当，但最终黄光灯(波长为585～595nm)对Mg水解制氢的促进速率快于绿光灯(波长为520～530nm)，不过最终制得的氢气含量低于绿光灯(波长为520～530nm)。
实施例2：
可见光照促进MgH2水解制氢
进行水解实验时，将实验分为四组，其中三组分别采用蓝色光、绿色光、黄色光照射，其余组为空白组。如图2所示，操作时，将约0.1g的MgH2装入反应瓶的底部，打开45W单色灯(蓝色、绿色、黄色)，用注射器往反应瓶中注入20mL去离子水。注入去离子水后，MgH2与去离子水反应产生氢气，这些氢气通过胶管排入孟氏洗瓶中，将孟氏洗瓶中的水压入电子天平上的烧杯中，电子天平的数据实时传送到计算机上记录处理，得到MgH2的水解制氢曲线。
图4是本实施例各种颜色光照下MgH2水解制氢的效果图。由图4可知，在没有光照的情况下，MgH2在一个小时内能放出约22mL/g的氢气，而通过45W的黄光灯(波长为585～595nm)、绿光灯(波长为520～530nm)与蓝光灯(波长为465～470nm)照射，MgH2在一个小时内的放氢量能分别显著提升到约26mL/g、45mL/g与54mL/g。因此，通过可见光照特别是绿光灯(波长为520～530nm)与蓝光灯(波长为465～470nm)，能将MgH2水解制氢量提高2倍以上，显著提高水解制氢的效率。
而且，从图4中可以看出，蓝光灯(波长为465～470nm)对MgH2水解制氢的促进效果最优，其促进MgH2水解制氢的速率最快且最终制得的氢气量最高，而绿光灯(波长为520～530nm)与黄光灯(波长为585～595nm)对MgH2水解制氢的初始促进速率相当，但最终黄光灯(波长为585～595nm)对MgH2水解制氢的促进速率快于绿光灯(波长为520～530nm)，不过最终制得的氢气含量低于绿光灯(波长为520～530nm)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述可见光的波长为400～780nm。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述可见光是紫光灯发出的波长为420～430nm的可见光。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述可见光是蓝光灯发出的波长为465～470nm的可见光。
5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述可见光是绿光灯发出的波长为520～530nm的可见光。
6.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述可见光是黄光灯发出的波长为585～595nm的可见光。
7.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述可见光是红光灯发出的波长为725～732nm的可见光。
8.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述金属及其氢化物包括镁或铝基合金及其氢化物。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述金属及其氢化物包括镁、镁镧合金、镁锂合金、铝、铝锡合金、铝锂合金、氢化镁、氢化铝中的一种。
10.一种利用可见光促进金属及其氢化物水解制氢的方法，其特征在于，包括：利用可见光照射装有金属及其氢化物与水的玻璃容器；所述可见光包括紫光灯发出的波长为420～430nm、蓝光灯发出的波长为465～470nm、绿光灯发出的波长为520～530nm、黄光灯发出的波长为585～595nm、红光灯发出的波长为725～732nm的可见光中的一种；所述金属及其氢化物包括镁、镁镧合金、镁锂合金、铝、铝锡合金、铝锂合金、氢化镁、氢化铝中的一种。
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- 2021-08-16 CN CN202110938718.5A patent/CN113716523A/zh active Pending
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