專利名稱：一種氫的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可控制釋放速度的氫氣的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
硼氫化鈉是常用的絡(luò)合型氫化物，由于其具有優(yōu)異的還原性和廣泛的用途，目前在歐美市場(chǎng)已經(jīng)大量用于工業(yè)生產(chǎn)，但在我國(guó)的使用范圍還很小，還有拓展空間。美國(guó)專利US6358488報(bào)道了采用鎳、鈷或儲(chǔ)氫合金粉末催化硼氫化鈉水解發(fā)生氫氣的工藝，反應(yīng)方程式如下:
NaBH4+2H20 — 4H2+NaB02這種供氫工藝，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):(I)、硼氫化鈉儲(chǔ)氫燃料是一種環(huán)境友好的物質(zhì)，整個(gè)發(fā)氫與使用過(guò)程不排放含碳和含氮的有害氣體；(2)、與其他儲(chǔ)氫方式相比，可釆用液態(tài)儲(chǔ)存氫的方式，燃料的儲(chǔ)氫量高，可達(dá)到10.8wt%，是金屬氫化物儲(chǔ)氫的10倍；(3)、由于使用固體硼氫化鈉，儲(chǔ)存、使用安全，運(yùn)載方便；(4)、氫氣純度高，不會(huì)造成燃料電池電極催化劑的毒化，也沒(méi)有伴生氣體，不會(huì)造成大氣環(huán)境的污染；(5)、能源利用率高，反應(yīng)過(guò)程中不需要外加能量就可以把NaBH4及一部分水中的氫釋放出來(lái)。近來(lái)，將硼氫化鈉作為儲(chǔ)氫載體用于供氫裝置已經(jīng)引起了人們的極大興趣和深入研究?，F(xiàn)有技術(shù)只能使用硼氫化鈉水溶液，硼氫化鈉水溶液加入反應(yīng)器后立即水解完全，這種工藝可以用于一般的收集氫氣的裝置，而且所得到的氫氣是要用專門的容器來(lái)收集的，對(duì)于燃料電池的供氫設(shè)備來(lái)說(shuō)，使用起來(lái)有很多弊端，例如系統(tǒng)取向受到限制、需要過(guò)濾器來(lái)吸收氫發(fā)生時(shí)伴生的偏硼酸鈉和氫氧化鈉霧滴。在燃料電池中，我們更需要將儲(chǔ)氫材料直接投入供氫設(shè)備中使用，就是直接將硼氫化鈉用于燃料電池的氫氣儲(chǔ)存供給系統(tǒng)，利用其水解所得氫氣產(chǎn)生電能。但是僅僅使用硼氫化鈉水溶液，對(duì)反應(yīng)過(guò)程和供氫速度無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效控制；并且其對(duì)裝置要求比較苛刻，如果封口不嚴(yán)的話，溶液出現(xiàn)泄漏，操作不便。因此，需要一種既可以控制氫氣釋放速度，又可以獲得高純度氫氣的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料電池的氫氣的生產(chǎn)方法，所述的方法可以控制氫氣釋放速度，并且制備的氫氣純度高，原料轉(zhuǎn)化率高，無(wú)需對(duì)其進(jìn)一步過(guò)濾。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:將硼氫化物和吸水材料混合均勻，得儲(chǔ)氫材料，硼氫化物和吸水材料的重量份比為 100:0.1-25，優(yōu)選為 100:2-15;將水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化物與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化物水解后的溶液，形成凝膠狀材料。所述的硼氫化物為硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鋰或其混合物。所述的吸水材料為淀粉系高吸水性材料和/或纖維素系高吸水性材料。所述的淀粉系高吸水性材料為淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸鈉、甲基丙烯酰胺和順丁烯二酸酐中的一種或其中幾種的混合物。所述的淀粉系高吸水性材料為改性淀粉及其衍生物制備的吸水性材料。所述的吸水性材料為淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支鏈淀粉酶制水凝膠、甲醛改性淀粉接枝丙稀腈共聚物、環(huán)氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、縮水甘油醚交聯(lián)淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一種或其中幾種的混合物。所述的纖維素系高吸水性材料為聚丙烯系吸水樹(shù)脂材料、羥乙基纖維素高吸水性材料、羧甲基纖維素高吸水性材料、纖維素黃原酸鹽高吸水性材料、纖維素接枝共聚高吸水性材料、纖維素接枝丙烯腈高吸水性材料、纖維素接枝丙烯酸高吸水性材料、纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羥乙基纖維素/丙烯酰胺/二氧化硅復(fù)合材料中的一種或其中幾種的混合物。本發(fā)明的技術(shù)效果:本發(fā)明提供的制備氫氣的工藝包括制備儲(chǔ)氫材料和利用儲(chǔ)氫材料制備氫氣兩個(gè)步驟，所述的儲(chǔ)氫材料是將硼氫化物和吸水材料組成，其生產(chǎn)方法是將硼氫化物和吸水材料均勾混合，儲(chǔ)氫材料中不存在吸水材料區(qū)域和硼氫化物區(qū)域，避免了反應(yīng)過(guò)程中形成沉淀，提高了氫氣的轉(zhuǎn)化率。而且當(dāng)向儲(chǔ)氫材料注入水時(shí)，其中一部分水與部分硼氫化物發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；其余一部分水被吸水材料吸收，形成凝膠狀物；如果選擇的吸水材料的吸水速度大于硼氫化物的水解速度，未發(fā)生水解反應(yīng)的硼氫化物與凝膠中的水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，從而控制氫氣的釋放速度。由于反應(yīng)是在凝膠狀儲(chǔ)氫材料中進(jìn)行的，因而不需要?dú)庖悍蛛x，也沒(méi)有液體的流動(dòng)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，沒(méi)有取向的限制，較適合于一次性的連續(xù)使用。通過(guò)對(duì)吸水材料的選擇，就可以使該系統(tǒng)的放氫速度滿足燃料電池對(duì)氫氣的需求。由于儲(chǔ)氫材料可以吸收水形成凝膠狀物，避免了硼氫化物溶液水解對(duì)裝置的特殊要求，使其更便于使用。出乎意料的是，本發(fā)明提供的儲(chǔ)氫材料制備的氫氣純度高，無(wú)需過(guò)濾等步驟，簡(jiǎn)化了操作，使設(shè)備進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:實(shí)施例1儲(chǔ)氫材料:硼氫化鈉100g、聚丙烯系吸水樹(shù)脂材料2g;生產(chǎn)方法:將硼氫化鈉和吸水材料聚丙烯系吸水樹(shù)脂材料混合均勻，得儲(chǔ)氫材料；利用該儲(chǔ)氫材料制備氫氣的方法:將500g水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化鈉與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化納水解后的溶液，形成凝膠狀材料。 實(shí)施例2儲(chǔ)氫材料:硼氫化納100g、纖維素黃原酸鹽高吸水性材料25g;
生產(chǎn)方法:將硼氫化鈉、纖維素黃原酸鹽高吸水性材料混合均勻，得儲(chǔ)氫材料；利用該儲(chǔ)氫材料制備氫氣的方法:將500g水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化鈉與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化納水解后的溶液，形成凝膠狀材料。實(shí)施例3儲(chǔ)氫材料:硼氫化鉀100g、纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料0.1g;生產(chǎn)方法:將硼氫化鉀、纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料混合均勻，得儲(chǔ)氫材料；利用該儲(chǔ)氫材料制備氫氣的方法:將500g水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化鉀與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化鉀水解后的溶液，形成凝膠狀材料。實(shí)施例4儲(chǔ)氫材料:硼氫化鈉50g、硼氫化鉀50g、羥乙基纖維素/丙烯酰胺/ 二氧化硅復(fù)合材料Ig ;生產(chǎn)方法:將硼氫化鈉、硼氫化鉀、羥乙基纖維素/丙烯酰胺/ 二氧化硅復(fù)合材料混合均勻，得儲(chǔ)氫材料；利用該儲(chǔ)氫材料制備氫氣的方法:將IOOg水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化鈉、硼氫化鉀與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化鈉、硼氫化鉀水解后的溶液，形成凝膠狀材料。上述實(shí)施例中的吸水材料還可以使用淀粉系高吸水性材料:淀粉接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸酯、淀粉接枝丙烯酸和丙烯酸鈉中的一種或其中幾種的混合物； 改性淀粉及其衍生物制備的吸水性材料:支鏈淀粉酶制水凝膠、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物；纖維素系高吸水性材料:羧甲基纖維素高吸水性材料、纖維素接枝共聚高吸水性材料、纖維素接枝丙烯腈高吸水性材料、纖維素接枝丙晞酸高吸水性材料、羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料中的一種或其中幾種的混合物。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，在本發(fā)明說(shuō)明書基礎(chǔ)上所作的等效結(jié)構(gòu)，或直接、間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟: 將硼氫化物和吸水材料混合均勾，得儲(chǔ)氫材料，硼氫化物和吸水材料的重量份比為100:0.1-25; 將水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化物與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化物水解后的溶液，形成凝膠狀材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述硼氫化物和吸水材料的重量份比為100:2-15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述硼氫化物為硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鋰或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述吸水材料為淀粉系高吸水性材料和/或纖維素系高吸水性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述淀粉系高吸水性材料為淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙 烯酸、淀粉接枝丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸納、甲基丙烯酰胺和順丁烯二酸酐中的一種或其中幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述淀粉系高吸水性材料為改性淀粉及其衍生物制備的吸水性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述吸水性材料為淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支鏈淀粉酶制水凝膠、甲醛改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、環(huán)氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物、縮水甘油醚交聯(lián)淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一種或其中幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氫的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述纖維素系高吸水性材料為聚丙烯系吸水樹(shù)脂材料、羥乙基纖維素高吸水性材料、羧甲基纖維素高吸水性材料、纖維素黃原酸鹽高吸水性材料、纖維素接枝共聚高吸水性材料、纖維素接枝丙浠腈高吸水性材料、纖維素接枝丙稀酸高吸水性材料、纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺高吸水性材料、羥乙基纖維素/丙烯酰胺/ 二氧化硅復(fù)合材料中的一種或其中幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氫的生產(chǎn)方法，所述的方法是將硼氫化物、吸水材料混合均勻，制得儲(chǔ)氫材料；將水注入所述的儲(chǔ)氫材料中，硼氫化物與部分水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣；吸水材料吸收部分水以及硼氫化物水解后的溶液，形成凝膠狀材料。本發(fā)明提供的方法可以控制氫氣釋放速度，并且制備的氫氣純度高，無(wú)需對(duì)其進(jìn)一步過(guò)濾。
文檔編號(hào)C01B3/06GK103172024SQ20121053244
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者李亞斌 申請(qǐng)人:云南億星之光新能源科技開(kāi)發(fā)有限公司