产生氢气的方法技术

一种产生氢的方法，该方法通过将一种液体加入一种固体组合物中，该液体包含水和至少一种有机酸，该固体组合物包含至少一种碱金属硼氢化物和至少一种选自下组的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及从含硼氢化物的制剂产生氢气的方法。这种方法适用于在燃料电池中产生氢。已知含硼氢化物的组合物可用作氢燃料电池的氢源，通常以水溶液形式存在。在加入有机酸水溶液时产生氢的固体硼氢化物燃料组合物倾向于在氢产生过程中发泡，这会限制用于燃料电池的氢产生药筒(cartridge)的小型化。已经描述了适合于控制氢产生过程中的发泡现象的含硼氢化物的固体组合物。例如，美国公开第2010/0143240号揭示了一种包含硼氢化钠、碱和催化剂的组合物，该组合物与水性组分组合时会产生氢。但是，这个参考文献没有描述本申请中要求保护的改进型制剂。本专利技术要解决的问题是寻找一种从含硼氢化物的制剂产生氢气的方法，该方法能在发泡现象减少的情况下产生氢。专利技术概述本专利技术提供了一种用于产生氢的方法，该方法包括将一种液体加入一种固体组合物中，该液体包含水和至少一种有机酸，该固体组合物包含至少一种碱金属硼氢化物和至少一种选自下组的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。专利技术详述除非另外指明，否则，百分比都是重量百分比(重量％)，并且温度都是℃。“酸”是pKa不超过6的化合物。“有机酸”是含碳、优选不含硫的酸。“碱”是pKa至少为8的化合物，其在50℃为固体。在本文中，pKa值是指标准表格中的pKa值，通常在20-25℃测量。“活性炭”是碳的一种形式，其经加工具有超过500平方米/克的表面积以及经部分氧化的表面，该表面积值通常通过氮气吸附法(BET)测定。活性炭通常具有不超过94％、经常不超过93％的总碳含量。活性炭通常具有至少4％、经常至少为4.5％的总氧含量。活性炭是从含碳材料生产的，例如坚果壳、泥炭、木材、椰子壳纤维、褐煤、煤(通常是烟煤)和石油沥青。活性炭可通过物理或化学处理生产。物理处理需要以下工艺的组合：碳化，碳在600-900℃范围的温度下在缺氧条件下热解，以及经碳化的碳在超过250℃的温度下接触氧化性气氛(二氧化碳、氧、或水蒸气)。在碳化之前，化学活化需要用某些化学剂浸渍原料，所述化学剂为：酸、强碱、或盐(例如磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钙、和氯化锌25％)，然后在较低温度(450-900℃)下碳化。“炭黑”是一种通过重石油产品的不完全燃烧产生的材料，这些重石油产品是例如FCC焦油、煤焦油、乙烯裂化焦油、并且在一些情况下是植物油。炭黑通常具有比活性炭更高的碳含量，例如炭黑的碳含量至少为93％，经常至少为94％。优选固体组合物中碱金属硼氢化物的总量至少为60％、优选至少为65％、优选至少为70％、优选至少为75％；优选不超过90％、优选不超过88％、优选不超过86％、优选不超过84％、优选不超过82％、优选不超过80％。优选碱金属硼氢化物包括硼氢化钠(SBH)或硼氢化钾(KBH)或其混合物，优选是硼氢化钠。优选固体组合物还包含至少一种能催化硼氢化物水解的物质，即，第8、9和10族中的过渡金属盐；例如Co、Ru、Ni、Fe、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、或其混合物；以及Co和/或Ni的硼化物。优选过渡金属盐能在20℃溶解于水中，其溶解量至少为1克/100克水，或者至少为2克/100克水，或者至少为5克/100克水，或者至少为10克/100克水，或者至少为20克/100克水。特别优选的催化剂是钴(II)和钌(III)，优选是它们的氯化物。优选过渡金属都不以零价金属的形式存在。在固体组合物中，优选催化剂的总量不超过15％、优选不超过13％、优选不超过12％、优选不超过11％、优选不超过10％；优选至少为0.5％、优选至少为1％、优选至少为1.5％、优选至少为2％、优选至少为4％。固体组合物包含衍生自煤的活性炭、衍生自泥炭的炭黑、或其组合。若碳通过源材料的物理或化学处理生产，则称该碳“衍生自”所示源材料。关于碳源的信息通常可从制造商处获得。优选组合物包含衍生自煤的活性炭。优选固体组合物中衍生自煤的活性炭、衍生自泥炭的炭黑、或其组合的总量至少为5％、优选至少为6％、优选至少为7％、优选至少为8％；优选不超过20％、优选不超过17％、优选不超过15％、优选不超过13％、优选不超过12％。优选衍生自煤的活性炭、衍生自泥炭的炭黑、或其组合的碳含量不超过95％、优选不超过94.5％、优选不超过94％、优选不超过92％、优选不超过90％；优选至少为75％、优选至少为77％、优选至少为79％。优选衍生自煤的活性炭、或衍生自泥炭的炭黑的总氧含量(有机和无机的氧)至少为4％、优选至少为4.5％、优选至少为5％；优选不超过15％、优选不超过13％、优选不超过11％、优选不超过9％。优选固体组合物还包含至少一种碱。优选碱的总量不超过12％、优选不超过11％、优选不超过10％、优选不超过9％、优选不超过8％、优选不超过7％。优选固体组合物中的碱量至少为1％、优选至少为2％、优选至少为3％、优选至少为4％。优选碱是碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱土金属醇盐、或其组合；优选是碱金属氢氧化物、甲醇钠或钾、或其混合物；优选是氢氧化钠、锂、或钾，甲醇钠或钾，或者其混合物；优选是氢氧化钠或氢氧化钾；优选是氢氧化钠。可存在超过一种碱金属硼氢化物或超过一种碱。将包含水和至少一种有机酸的液体加入固体组合物中。优选液体包含至少50％的水，优选至少60％、优选至少65％、优选至少70％、优选至少75％。有机酸的例子包括羧酸，如C2-C5二羧酸、C2-C6羟基羧酸、C2-C6羟基二羧酸或三羧酸、或者其组合，例如苹果酸、柠檬酸、酒石酸、丙二酸和草酸。优选液体中有机酸的总量至少为5％、优选至少为10％、优选至少为12％、优选至少为14％；优选不超过40％、优选不超过35％、优选不超过30％。优选液体包含小于5％的矿物酸或磺酸，优选小于3％、优选小于％、优选小于0.5％、优选小于0.2％、优选小于0.1％。本专利技术的固体组合物可以是任何方便的形式。合适的固体形式的例子包括粉末、细粒、和经压制的固体材料。优选粉末的平均粒度小于80目(177微米)。优选细粒的平均粒度为10目(2000微米)至40目(425微米)。经压制的固体材料可具有通过包括氢产生系统的设备测定的尺寸和形状。优选经压制的固体材料为其他领域中使用的典型的球粒或囊片的形式。用于形成经压制的固体材料的压缩压力并非关键。优选包含水和有机酸的液体还含有小于5％的除了水和有机酸以外的任意其他组分，优选小于4％、优选小于3％、优选小于2％、优选小于1％、优选小于0.5％。优选固体组合物的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生氢的方法，所述方法包括将一种液体加入一种固体组合物中，该液体包含水和至少一种有机酸，该固体组合物包含至少一种碱金属硼氢化物和至少一种选自下组的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.17 US 61/672,4561.一种用于产生氢的方法，所述方法包括将一种液体加入一种固体组合物中，
该液体包含水和至少一种有机酸，该固体组合物包含至少一种碱金属硼氢化物和至
少一种选自下组的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体组合物还包含至少一种
来自第8、9或10族的过渡金属的盐。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固体组合物包含65-90重量
％的所述至少一种碱金属硼氢化物，5-20重量％的所述至少一种碳，和1-15重量％
的所述至少一种来自第8、9或10族的过渡金属的盐。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固体组合物还包含1-12重
量％的至少一种碱。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固体组合物包含70-86重量
％的所述至少一种碱金属硼氢化物，7-15重量％的所述至少一种碳，1-15重量％的所<...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·库明斯，M·B·克拉克，D·米勒，J·山本，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，陶氏环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US