CN114044491A - 一种易于水解的复合氢化镁制备方法、复合氢化镁、电池 - Google Patents

一种易于水解的复合氢化镁制备方法、复合氢化镁、电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种易于水解的复合氢化镁制备方法、复合氢化镁、电池，涉及水解制氢技术领域。在惰性气体保护氛围下，氢化镁和第二固体组份，在加入添加剂的情况下进行固态混合研磨，制备得到复合氢化镁。所述氢化镁与第二组份的质量比为1:10～1:1000，氢化镁与添加剂的质量比为10:1～1:20。惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合物。采用本方法制备得到的氢化镁进行水解时，可有效减缓氢氧化镁对未水解氢化镁组份的包覆，有效的降低水解温度，有效增加氢化镁的转化率，提高制氢速率，并且反应产物可不引入第三杂质组份，利于后续固体产品的分离和回用，该方法工艺简单、容易操作、成本低。

Description

一种易于水解的复合氢化镁制备方法、复合氢化镁、电池
技术领域
本发明属于水解制氢技术领域，尤其涉及一种易于水解的复合氢化镁制备方法、复合氢化镁、供氢燃料电池。
背景技术
目前，氢能，作为理想的二次能源之一，具有如下优点：(1)储量丰富且来源广泛；(2)氢的燃烧净热值高；(3)氢气燃烧产物为水，不会对环境造成影响，且产物水又可以作为氢气制备的原材料循环利用；(4)氢能的利用形式比较多，既可直接作为燃料释放热能，也可以用作基本原料参与化工生产。基于以上优势，氢能是替代化石燃料的理想选择。氢气的大规模使用需要解决氢气的制备、氢气的储存与运输、氢气的释放与使用等几方面的技术问题。目前氢气的制备技术较多，例如水电解制氢、化石燃料制氢、生物质制氢、氢化物水解制氢等。制备的氢气需运输至目的地才能够使用，氢化镁作为一种固体储氢材料具有Mg来源广泛、储氢密度大等优点，是一种具有发展潜力的固态储氢材料，可有效的储存氢气，实现氢气的安全运输。然而氢化镁在水解制氢过程中生成的氢氧化镁钝化层会包覆在氢化镁表面，阻止氢化镁与水进一步发生反应。目前报道有众多方法用于提高氢化镁的水解制氢性能。
第一种方法是通过机械研磨减小氢化镁的粒径，可有效增加氢化镁的表面积，使其与水快速反应。虽然研磨工艺对氢化镁的水解性能有明显改善，但研磨工艺下氢化镁的水解反应仍有中断现象，此外，随着水解时间增加，氢化镁反应性能也会随之衰减。
第二种方法是利用无机或有机酸直接溶解Mg(OH)2包覆层，从而使氢化镁快速完全水解，但酸溶液引入会引起反应器发生不同程度的腐蚀，造成潜在危害。
第三种方法是利用盐溶液来提高其水解性能，该种方法可以在Mg(OH)2钝化层上形成点状腐蚀，从而提高氢化镁的水解性能。以上方法为解决氢化镁包覆，提高氢化镁的水解制氢性能，提供了很好的解决途径，但仍面临着水解效率不高或不可避免的改善了水解溶液的性质等缺陷问题。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术中，工艺繁琐、不容易操作、成本高。
(2)现有技术制备氢化镁中，氢化镁的转化率低，制氢速率低，并且反应产物引入第三杂质组份，不利于后续固体产品的分离和回用。
(3)现有技术，氢化镁的水解温度较高，一般需大于50℃。
解决以上问题及缺陷的难度为：氢化镁制备过程能耗较大，水解过程中不可避免的带入较大量的第三杂质组份，不利于后续产品的分离。
解决以上问题及缺陷的意义为：可在较低的温度下有效提高氢化镁的水解制氢气性能，解决氢化镁水解制氢过程中氢氧化镁对氢化镁水解的抑制作用，有效的增加水解效率和原料利用率。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种易于水解的复合氢化镁、制备方法及应用。所述技术方案如下：
该易于水解的复合氢化镁制备方法包括：
在惰性气体保护氛围下，氢化镁和第二固体组份，在加入添加剂的情况下进行固态混合研磨，制备得到复合氢化镁。
在一个实施例中，所述氢化镁与第二组份的质量比为1:10～1:1000，氢化镁与添加剂的质量比为10:1～1:20。
在一个实施例中，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合物。
在一个实施例中，所述的第二固体组份为氢氧化镁。
在一个实施例中，所述添加剂采用柠檬酸、酒石酸、硼酸中的一种或几种混合物。
在一个实施例中，所述添加剂采用氯化铵、氯化钠、氯化钙中的一种或者几种。
在一个实施例中，所述氢化镁、第二固体组份含水量均小于0.1％。
在一个实施例中，所述固态混合研磨的方式选择磁力研磨、球磨、机械剪切磨、气流磨中的一种或者几种。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述易于水解的复合氢化镁制备方法制备的复合氢化镁。
本发明的另一目的在于提供一种供氢燃料电池，所述供氢燃料电池搭载有所述的复合氢化镁。
本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供的易于水解的复合氢化镁制备方法为在惰性气体保护氛围下，氢化镁和第二固体组份，在加入适量添加剂的情况下进行固态研磨，制备得到复合氢化镁。氢化镁与第二组份的质量比为1:10～1:1000，氢化镁与添加剂的质量比为10:1～1:20。采用本方法制备的氢化镁进行水解时，可有效减缓氢氧化镁对未水解氢化镁组份的包覆，在较低温度下也可有效增加氢化镁的转化率，提高制氢速率，并且反应产物可不引入第三杂质组份，利于后续固体产品的分离和回用，该方法工艺简单、容易操作、成本低。
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的易于水解的复合氢化镁制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的易于水解的复合氢化镁制备方法工艺原理图。
图3是本发明实施例提供的易于水解的复合氢化镁制备方法制备的复合氢化镁效果图；
其中，a、复合氢化镁水中放氢过程状态效果图，b、复合氢化镁水中放氢过程进行一段时间后效果图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图1所示，本发明公开实施例所提供的易于水解的复合氢化镁制备方法包括：
S101，在惰性气体保护氛围下，氢化镁和第二固体组份混合；
S102，加入添加剂的情况下进行固态研磨，制备得到复合氢化镁。
在本发明一优选实施例中，所述氢化镁与第二组份的质量比为1:10～1:1000，氢化镁与添加剂的质量比为10:1～1:20。
在本发明一优选实施例中，所述的惰性气体可选择为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合物。
在本发明一优选实施例中，所述的第二固体组份优选为氢氧化镁。
在本发明一优选实施例中，所述添加剂可选择柠檬酸、酒石酸、硼酸中的一种或几种混合物。
在本发明一优选实施例中，所述添加剂也可加入氯化铵、氯化钠、氯化钙中的几种或者几种。
在本发明一优选实施例中，制备过程中原料需脱除水分含水量至0.1％以下。
在本发明一优选实施例中，所述研磨方式可选择磁力研磨、球磨、机械剪切磨、气流磨中的一种或者几种。
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
一种易于水解的复合氢化镁制备方法，其过程为在惰性气体氮气保护氛围下，对氢化镁、第二固体组份、固体酸进行干燥，水含量达到0.1％，在球磨机下进行固态研磨，氢化镁与氢氧化镁的质量比为1：100，添加剂选择柠檬酸，氢化镁与柠檬酸的质量比为1：0.5，研磨时间5min，制备得到复合氢化镁。
实施例2
一种易于水解的复合氢化镁制备方法，其过程为在惰性气体氮气保护氛围下，对氢化镁、第二固体组份、固体酸进行干燥，水含量达到0.1％，在球磨机下进行固态研磨，研磨时间5min，制备得到复合氢化镁；
所述氢化镁与第二组份的质量比为1～1，氢化镁与添加剂的质量比为10～1。
实施例3
一种易于水解的复合氢化镁制备方法，其过程为在惰性气体氮气保护氛围下，对氢化镁、第二固体组份、固体酸进行干燥，水含量达到0.1％，在球磨机下进行固态研磨，研磨时间5min，制备得到复合氢化镁；
所述氢化镁与第二组份的质量比为5～500，氢化镁与添加剂的质量比为5～10。
实施例4
一种易于水解的复合氢化镁制备方法，其过程为在惰性气体氮气保护氛围下，对氢化镁、第二固体组份、固体酸进行干燥，水含量达到0.1％，在球磨机下进行固态研磨，研磨时间5min，制备得到复合氢化镁；
所述氢化镁与第二组份的质量比为10～1000，氢化镁与添加剂的质量比为1～20。
下面结合实结果对本发明的技术方案作进一步描述。
通过本发明实施例1-4，制备的复合氢化镁效果，如图3所示，其中图3(a)复合氢化镁水中放氢过程状态效果图，图3(b)复合氢化镁水中放氢过程进行一段时间后效果图。
图3(a)和图3(b)表明，复合氢化镁水中放氢速度较快，效果明显。说明氢化镁、第二固体组份与固体酸比例适宜，制作方法可行。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述易于水解的复合氢化镁制备方法包括：
在惰性气体保护氛围下，氢化镁和第二固体组份，在加入添加剂的情况下进行固态混合研磨，制备得到复合氢化镁。
2.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述氢化镁与第二组份的质量比为1:10～1:1000，氢化镁与添加剂的质量比为10:1～1:20。
3.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述的第二固体组份为氢氧化镁。
5.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述添加剂采用柠檬酸、酒石酸、硼酸中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述添加剂采用氯化铵、氯化钠、氯化钙中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述氢化镁、第二固体组份含水量均小于0.1％。
8.根据权利要求1所述的易于水解的复合氢化镁制备方法，其特征在于，所述固态混合研磨的方式选择磁力研磨、球磨、机械剪切磨、气流磨中的一种或者几种。
9.一种利用权利要求1～8任意一项所述易于水解的复合氢化镁制备方法制备的复合氢化镁。
10.一种供氢燃料电池，其特征在于，所述供氢燃料电池搭载有权利要求9所述的复合氢化镁。
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