一种固态水解制氢剂及其制备方法技术

技术编号:34044864 阅读:111 留言:0更新日期:2022-07-06 14:22
本发明专利技术公开了一种固态水解制氢剂及其制备方法,属于氢能技术领域。该制氢剂由硼氢化钠、纳米多孔铜镍固溶体粉末和氢氧化钠所构成,三者的重量比为1:1~8:5。制备时,先将金属镁条、铜片和镍片熔炼成镁

A solid hydrolysis hydrogen generator and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种固态水解制氢剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于氢能
,具体涉及一种固态水解制氢剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢能具有燃烧热值高、清洁无污染、来源广泛等优点,是人类未来理想的二次能源。氢能系统包括氢的制备、储运和应用等环节,其中,高效、低成本氢气的制备是实现氢能规模化应用的前提。氢气的制备方法包括电解水制氢、化石燃料制氢和化学物质水解制氢等。其中,化学物质水解制氢具有产氢易控、和氢气纯度高等优点,可直接应用于燃料电池,是一种新型的制氢技术。
[0003]常见的固态水解制氢剂包括金属、氨硼烷和硼氢化钠等。金属水解制氢剂,如镁,铝,锌和铁等,是利用金属与水发生反应产生氢气,由于镁和铝产生氢气的条件更加温和,所以更适合作为制备氢气的材料。但是镁和铝表面的氧化膜往往会抑制其水解反应的进行[Huang M,Ouyang L,Chen Z,et al,International Journal of Hydrogen Energy,2017,42(35):22305]。氨硼烷水溶液在常温常压下可以稳定存在,需要添加催化剂才可以促进其放氢。氨硼烷对催化剂的要求不高,一般具有催化效果的金属颗粒都可以促进其水解,但是,只有贵金属才表现出优异的催化效果[Can H,MetinApplied Catalysis B:Environmental,2012,125:304]。硼氢化钠水解制氢效率高,产氢量大,氢气纯度高,具有较高的安全性以及环境友好等特点,并且在催化剂的作用下可以实现室温下快速释放氢气,是近年来研究的热门材料。例如,Soltani等使用共沉淀法在活性炭上制备出双金属Ni

Co催化剂,30℃下其催化NaBH4水解的最大放氢速率达到740.7mL
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‑1[Soltani M,Zabihi M,International Journal of Hydrogen Energy,2020,45(22):12331]。虽然固态水解制氢剂的研究已有很大的进展,但离规模化商业应用还有一定距离。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有化学物质水解制氢技术的不足,提供了一种固态水解制氢剂及其制备方法,以期该制氢剂低成本和易于规模化生产,能满足室温下快速水解放氢。
[0005]为实现上述目的,本专利技术是通过以下技术方案予以实现的。
[0006]本专利技术所提供的固态水解制氢剂由硼氢化钠、纳米多孔铜镍固溶体粉末和氢氧化钠所构成,三者的重量比为1:1~8:5。
[0007]本专利技术所提供的固态水解制氢剂的制备方法包括下述步骤:
[0008](1)采用真空感应熔炼法将原子比为67:20:13的镁条、铜片和镍片熔炼成镁



镍合金,并将合金机械粉碎成粒度小于75μm的粉末,再将合金粉末放入球磨罐中进行球磨处理;
[0009](2)将步骤(1)所得的球磨后的合金粉末缓慢倒入柠檬酸溶液中进行搅拌,将处理后的固体产物洗涤并干燥,得到纳米多孔铜镍固溶体粉末;
[0010](3)按照1:1~8:5的重量比将硼氢化钠与步骤(2)所得的纳米多孔铜镍固溶体粉
末、氢氧化钠机械混合,即可获得所述的固态水解制氢剂。
[0011]作为一种优化,该制氢剂由硼氢化钠、纳米多孔铜镍固溶体粉末和氢氧化钠按照1:5:5的重量比所构成。
[0012]作为一种优化,所述步骤(1)中的球磨参数:球料比30:1,球磨时间2~5h,转速400rpm。
[0013]作为一种优化,所述步骤(2)中柠檬酸溶液的浓度为0.2~0.5mol/L,温度25~30℃,搅拌时间2~4h。
[0014]本专利技术的科学原理如下:
[0015]本专利技术以熔炼法制备的镁



镍合金为前驱体,经球磨处理降低合金的颗粒尺寸,再经过柠檬酸溶液的脱合金处理,获得颗粒分布均匀、膨松多孔、比表面积高的铜镍固溶体粉末,从而提供更多的催化活性位点。将硼氢化钠与纳米多孔铜镍固溶体粉末、氢氧化钠机械混合,即可获得所述的固态水解制氢剂。使用时,将固态制氢剂投入到水中,硼氢化钠在纳米多孔铜镍固溶体粉末强的催化作用下,水解反应活化能得以降低,从而快速放出氢气。
[0016]与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:
[0017](1)所提供的固态水解制氢剂是由金属镁、铜、镍以及硼氢化钠和氢氧化钠为初始原料,来源广泛,价格低廉。
[0018](2)所提供的固态水解制氢剂是由硼氢化钠、氢氧化钠与纳米多孔铜镍固溶体粉末机械混合而成,工艺简单,安全可靠。
[0019](3)所提供的固态水解制氢剂加入到水中即可实现快速放氢,操作简单,性能优异。本专利技术固态水解制氢剂在25℃下80s可结束放氢,放氢量可达428mL,平均放氢速率可达447mL
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附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1中纳米多孔铜镍固溶体粉末的X射线衍射及Rietveld精修图谱。
[0021]图2为本专利技术实施例1中纳米多孔铜镍固溶体粉末的扫描电镜照片。
[0022]图3为本专利技术实施例1中固态水解制氢剂的放氢曲线。
[0023]图4为本专利技术实施例2中固态水解制氢剂的放氢曲线。
具体实施方式
[0024]以下结合附图和具体实施例详述本专利技术,但本专利技术不局限于下述实施例。
[0025]实施例1
[0026]采用真空感应熔炼法将原子比为67:20:13,纯度不低于99%的镁条、铜片和镍片熔炼成镁



镍合金。然后,将合金机械粉碎成粒度小于75μm的粉末后,再放入球磨罐中进行球磨处理,球料比30:1,球磨时间4h,转速400rpm。接着,将球磨后的合金粉末倒入0.2mol/L的柠檬酸溶液中,在25℃的条件下进行4h的脱合金化处理;再将处理后的固体产物先后使用蒸馏水和无水乙醇洗涤至中性,并进行真空干燥,得到纳米多孔铜镍固溶体粉末(其相组成和形貌分别见图1和图2)。最后,按1:5:5的重量比将硼氢化钠与纳米多孔铜镍
固溶体粉末、氢氧化钠机械混合,即可获得所述的固态水解制氢剂。使用时,将2.2g固态水解制氢剂加入到20mL水中,由图3可见,固态水解制氢剂在25℃下80s即可结束放氢,放氢量为428mL,经计算平均放氢速率为447mL
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‑1。并且,随温度增加,水解放氢速率不断加快。
[0027]实施例2
[0028]采用真空感应熔炼法将原子比为67:20:13,纯度不低于99%的镁条、铜片和镍片熔炼成镁



镍合金。然后,将合金机械粉碎成粒度小于75μm的粉末后,再放入球磨罐中进行球磨处理,球料比30:1,球磨时间2h,转本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态水解制氢剂,其特征在于,该制氢剂由硼氢化钠、纳米多孔铜镍固溶体粉末和氢氧化钠按照1:1~8:5的重量比所构成;所述固态水解制氢剂的制备包括如下步骤:(1)采用真空感应熔炼法将原子比为67:20:13的镁条、铜片和镍片熔炼成镁



镍合金,并将合金机械粉碎成粒度小于75μm的粉末,再将合金粉末放入球磨罐中进行球磨处理;(2)将步骤(1)所得的球磨后的合金粉末缓慢倒入柠檬酸溶液中进行搅拌,将处理后的固体产物洗涤并干燥,得到纳米多孔铜镍固溶体粉末;(3)按照1:1...

【专利技术属性】
技术研发人员:柳东明徐浩余进鲍安阳张月李永涛斯庭智张庆安
申请(专利权)人:安徽工业大学
类型:发明
国别省市:

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