本發(fā)明涉及新能源儲(chǔ)氫、制氫領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法。

背景技術(shù)：

1、

2、肼硼烷（n2h4bh3，hb），具有易于合成，常溫下為固態(tài)，高含氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)（15.4?wt%）等優(yōu)點(diǎn)。在催化劑作用下，肼硼烷可以在常溫條件下通過(guò)水解反應(yīng)產(chǎn)氫。肼硼烷的催化水解產(chǎn)氫反應(yīng)如式（1）所示。然而，肼硼烷的完全釋氫一般需要采用貴金屬pt、pd催化劑，非貴金屬催化劑ni、cu等盡管也具有一定的活性，但是催化產(chǎn)氫速率緩慢，綜合產(chǎn)氫效果不理想，在催化肼硼烷水解產(chǎn)氫技術(shù)應(yīng)用上具有一定局限性。

3、?（1）

4、因此，如何提供一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，本發(fā)明提出了外加電場(chǎng)強(qiáng)化肼硼烷水解產(chǎn)氫性能的方法，在對(duì)產(chǎn)氫系統(tǒng)施加電場(chǎng)電壓≥70v時(shí)，其產(chǎn)氫速率提升≥11.5%；反應(yīng)沒(méi)有產(chǎn)氨副反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)物沒(méi)有氨氣，產(chǎn)氫選擇性100%，本方法具有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，制氫速率提升效果好的特點(diǎn)。

2、為實(shí)現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

3、一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述方法通過(guò)在儲(chǔ)氫材料肼硼烷催化水解制氫系統(tǒng)中施加外部電場(chǎng)，活化肼硼烷中的b-h化學(xué)鍵，使其在不同類型反應(yīng)液中的水解產(chǎn)氫能壘降低，提高肼硼烷水解產(chǎn)氫的性能，具體方法如下：

4、首先按設(shè)定比例將肼硼烷溶液與催化劑混合后獲得制氫反應(yīng)液，然后將制氫反應(yīng)液放入制氫系統(tǒng)中的產(chǎn)氫反應(yīng)器內(nèi)并蓋上蓋板，產(chǎn)氫反應(yīng)器放置在磁力攪拌器上，制氫系統(tǒng)中的熱電偶連接數(shù)據(jù)采集器，與數(shù)據(jù)采集器連接的熱電偶插入產(chǎn)氫反應(yīng)器內(nèi)并對(duì)制氫反應(yīng)液中的溫度進(jìn)行測(cè)量，磁力攪拌器對(duì)制氫反應(yīng)液進(jìn)行勻速攪拌，使肼硼烷水解反應(yīng)均勻進(jìn)行；

5、與直流電源轉(zhuǎn)換器連接的電加熱器對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行加熱，并與熱電偶、數(shù)據(jù)處理器中的控溫模塊協(xié)作，將反應(yīng)液加熱到設(shè)定溫度，使制氫反應(yīng)液的反應(yīng)溫度控制在25℃～40℃，熱電偶測(cè)量產(chǎn)氫反應(yīng)器中制氫反應(yīng)液的溫度，然后將測(cè)得的溫度信號(hào)傳輸?shù)脚c數(shù)據(jù)處理器連接的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理器分析并記錄實(shí)時(shí)溫度；

6、在產(chǎn)氫反應(yīng)器的外圍套接與直流電源轉(zhuǎn)換器連接的電場(chǎng)發(fā)生電極，電場(chǎng)發(fā)生電極對(duì)產(chǎn)氫反應(yīng)器中反應(yīng)液施加不同強(qiáng)度的外部電場(chǎng)，在外部電場(chǎng)作用下，肼硼烷分子發(fā)生活化效應(yīng)，分子中b-h鍵發(fā)生伸長(zhǎng)，肼硼烷催化產(chǎn)氫的反應(yīng)能壘降低；電場(chǎng)發(fā)生電極表面涂覆有絕緣膠，避免兩只電極之間發(fā)生電擊穿；

7、此時(shí)制氫反應(yīng)液產(chǎn)生的氫氣通過(guò)管道進(jìn)入洗氣機(jī)構(gòu)并通過(guò)洗氣機(jī)構(gòu)過(guò)濾掉雜質(zhì)氣體，過(guò)濾后的氫氣通過(guò)管道分別進(jìn)入與數(shù)據(jù)處理器連接的氣相色譜儀和數(shù)據(jù)采集器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器中的流量傳感器采集氫氣的流量信號(hào)，產(chǎn)物氫的純度利用氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定，氫氣的流量信號(hào)和氣體成分信號(hào)由數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行分析處理，并記錄和顯示在計(jì)算機(jī)中，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集器的氫氣通過(guò)管道進(jìn)入氫氣儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)中。

8、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述肼硼烷溶液與催化劑的質(zhì)量比為2:1。

9、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述制氫系統(tǒng)包括熱電偶、產(chǎn)氫反應(yīng)器、電加熱器、電場(chǎng)發(fā)生電極、直流電源轉(zhuǎn)換器、洗氣機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集器、磁力攪拌器、氣相色譜儀和數(shù)據(jù)處理器，所述產(chǎn)氫反應(yīng)器放置在磁力攪拌器上，在產(chǎn)氫反應(yīng)器內(nèi)放置有熱電偶和電加熱器，所述熱電偶通過(guò)線路連接數(shù)據(jù)采集器中的溫度測(cè)量模塊，數(shù)據(jù)采集器中的氣體流量測(cè)量模塊的進(jìn)氣口通過(guò)管道連接洗氣機(jī)構(gòu)，氣體流量測(cè)量模塊的出氣口通過(guò)管道連接氫氣儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)，所述電加熱器通過(guò)線路連接直流電源轉(zhuǎn)換器，所述直流電源轉(zhuǎn)換器連接電源，所述洗氣機(jī)構(gòu)分別通過(guò)管道連接氣相色譜儀和產(chǎn)氫反應(yīng)器，所述數(shù)據(jù)采集器和氣相色譜儀分別通過(guò)線路連接數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器分析處理氣相色譜儀和數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，并具有顯示和存儲(chǔ)功能，在產(chǎn)氫反應(yīng)器的外圍套接電場(chǎng)發(fā)生電極，所述電場(chǎng)發(fā)生電極通過(guò)線路連接直流電源轉(zhuǎn)換器。

10、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述產(chǎn)氫反應(yīng)器的開口端設(shè)有蓋板。

11、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述電場(chǎng)發(fā)生電極為平板電極或圓弧狀電極中的任意一種。

12、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述電場(chǎng)發(fā)生電極的內(nèi)壁與產(chǎn)氫反應(yīng)器的外壁之間設(shè)置絕緣套或絕緣膠。

13、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述電場(chǎng)發(fā)生電極的材料為銅板或鋁板或石墨板中的任意一種。

14、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述直流電源轉(zhuǎn)換器具有兩種電力輸出功能，其中直流電輸出端口輸出直流電壓為0～200v，連續(xù)可調(diào)，向電場(chǎng)發(fā)生電極供電；其中交流電輸出端口輸出交流電220v，向電加熱器供電。

15、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述洗氣機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集器和氣相色譜儀通過(guò)t字形管道連接，所述t字形管道的第一端口連通氣相色譜儀，t字形管道的第二端口連通洗氣機(jī)構(gòu)，t字形管道的第三端口連通數(shù)據(jù)采集器，在氣相色譜儀位置的t字形管道上設(shè)置氣閥d，在洗氣機(jī)構(gòu)位置的t字形管道上設(shè)置氣閥b，在數(shù)據(jù)采集器位置的t字形管道上設(shè)置氣閥c。

16、所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，所述洗氣機(jī)構(gòu)與產(chǎn)氫反應(yīng)器連通的管道上設(shè)置氣閥a。

17、采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性：

18、本發(fā)明通過(guò)增加外部電場(chǎng)提升肼硼烷水解產(chǎn)氫性能的方法，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)肼硼烷水解產(chǎn)氫技術(shù)中的產(chǎn)氫性能的提升，還可以與其他方法聯(lián)用，如催化劑配方優(yōu)化、反應(yīng)液ph值調(diào)制為堿性等，進(jìn)一步提升肼硼烷水解產(chǎn)氫性能，本發(fā)明具有步驟簡(jiǎn)便，可以便捷的通過(guò)增加外部電場(chǎng)的啟停和電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)氫速率，易于自動(dòng)化控制，成本低廉，適合大范圍的推廣和應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述方法通過(guò)在儲(chǔ)氫材料肼硼烷催化水解制氫系統(tǒng)中施加外部電場(chǎng)，活化肼硼烷中的b-h化學(xué)鍵，使其在不同類型反應(yīng)液中的水解產(chǎn)氫能壘降低，提高肼硼烷水解產(chǎn)氫的性能，具體方法如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述肼硼烷溶液與催化劑的質(zhì)量比為2：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述制氫系統(tǒng)包括熱電偶（101）、產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）、電加熱器（103）、電場(chǎng)發(fā)生電極（104）、直流電源轉(zhuǎn)換器（105）、洗氣機(jī)構(gòu)（106）、數(shù)據(jù)采集器（107）、磁力攪拌器（108）、氣相色譜儀（109）和數(shù)據(jù)處理器（110），所述產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）放置在磁力攪拌器（108）上，在產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）內(nèi)放置有熱電偶（101）和電加熱器（103），所述熱電偶（101）通過(guò)線路連接數(shù)據(jù)采集器（107）中的溫度測(cè)量模塊，數(shù)據(jù)采集器（107）中的氣體流量測(cè)量模塊的進(jìn)氣口通過(guò)管道連接洗氣機(jī)構(gòu)（106），氣體流量測(cè)量模塊的出氣口通過(guò)管道連接氫氣儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)，所述電加熱器（103）通過(guò)線路連接直流電源轉(zhuǎn)換器（105），所述直流電源轉(zhuǎn)換器（105）連接電源，所述洗氣機(jī)構(gòu)（106）分別通過(guò)管道連接氣相色譜儀（109）和產(chǎn)氫反應(yīng)器（102），所述數(shù)據(jù)采集器（107）和氣相色譜儀（109）分別通過(guò)線路連接數(shù)據(jù)處理器（110），數(shù)據(jù)處理器（110）分析處理氣相色譜儀（109）和數(shù)據(jù)采集器（107）的數(shù)據(jù)，并具有顯示和存儲(chǔ)功能，在產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）的外圍套接電場(chǎng)發(fā)生電極（104），所述電場(chǎng)發(fā)生電極（104）通過(guò)線路連接直流電源轉(zhuǎn)換器（105）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）的開口端設(shè)有蓋板。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述電場(chǎng)發(fā)生電極（104）為平板電極（104-1）或圓弧狀電極（104-2）中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述電場(chǎng)發(fā)生電極（104）的內(nèi)壁與產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）的外壁之間設(shè)置絕緣套或絕緣膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述電場(chǎng)發(fā)生電極（104）的材料為銅板或鋁板或石墨板中的任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述直流電源轉(zhuǎn)換器（105）具有兩種電力輸出功能，其中直流電輸出端口輸出直流電壓為0～200v，連續(xù)可調(diào)，向電場(chǎng)發(fā)生電極（104）供電；其中交流電輸出端口輸出交流電220v，向電加熱器（103）供電。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述洗氣機(jī)構(gòu)（106）、數(shù)據(jù)采集器（107）和氣相色譜儀（109）通過(guò)t字形管道連接，所述t字形管道的第一端口連通氣相色譜儀（109），t字形管道的第二端口連通洗氣機(jī)構(gòu)（106），t字形管道的第三端口連通數(shù)據(jù)采集器（107），在氣相色譜儀（109）位置的t字形管道上設(shè)置氣閥d（111-4），在洗氣機(jī)構(gòu)（106）位置的t字形管道上設(shè)置氣閥b（111-2），在數(shù)據(jù)采集器（107）位置的t字形管道上設(shè)置氣閥c（111-3）。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，其特征是：所述洗氣機(jī)構(gòu)（106）與產(chǎn)氫反應(yīng)器（102）連通的管道上設(shè)置氣閥a（111-1）。

技術(shù)總結(jié)
一種強(qiáng)化高儲(chǔ)氫材料肼硼烷水解制氫的方法，涉及新能源儲(chǔ)氫、制氫領(lǐng)域，本發(fā)明通過(guò)增加外部電場(chǎng)提升肼硼烷水解產(chǎn)氫性能的方法，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)肼硼烷水解產(chǎn)氫技術(shù)中的產(chǎn)氫性能的提升，還可以與其他方法聯(lián)用，如催化劑配方優(yōu)化、反應(yīng)液pH值調(diào)制為堿性等，進(jìn)一步提升肼硼烷水解產(chǎn)氫性能，本發(fā)明具有步驟簡(jiǎn)便，可以便捷的通過(guò)增加外部電場(chǎng)的啟停和電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)氫速率，易于自動(dòng)化控制，成本低廉，適合大范圍的推廣和應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：李浩杰,王學(xué)濤,劉夢(mèng)杰,潘昆明,任永鵬,金韜,李曉川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：龍門實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17