一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法技术

本发明专利技术公开了一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法，属于制氢裂解剂技术领域。该裂解剂以铝基合金、Ni

【技术实现步骤摘要】
一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法


[0001]本专利技术属于制氢裂解剂
，具体涉及一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂、制备、使用及其复活方法。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，一次性的化石能源被大量消耗，使能源短缺和环境污染成为当今世界所面临的主要难题，而氢能是满足人类社会可持续发展和环境友好的重要的新能源之一。在各种新能源的研究中，氢气以完全清洁的燃烧方式以及可以再生的优势成为研究者的首选。氢气作为一种理想的新的能源，它具有以下特点：1、氢气的放热效率高,燃烧1克氢气可以放出16万焦耳的热量,约为燃烧1克汽油放热的3倍、燃烧1克天然气的1.6倍。2、氢气的原料主要是水，在1个水分子中就有2个氢原子；而占地球表面71％的为水，所以资源非常丰富。3、氢气在燃烧过程中,除释放出巨大的能量外,燃烧产物只有水,无污染排放，不会造成环境污染，因而又被称为“清洁能源”。4、氢气的用途极为广泛，它不但能燃烧生热,而且可以通过燃料电池提供清洁的电能。氢能源虽然具有上述优点，但目前,氢能源的发展由于制造氢气的价格昂贵而受到制约。传统的制氢方法为电解水制氢或煤、天然气在高温高压条件下催化裂解制氢，需要消耗大量的电能或化石能源，消耗的能量比燃烧这种燃料所产生的能量还要多。
[0003]金属与水发生化学反应制取氢气不需要消耗电能或化石能源，但是，金属与水反应过程中金属表面会形成致密氧化膜，阻碍金属与水的继续反应，中止制氢过程。相关技术公开利用铝基合金与水反应制取氢气，通过金属铝的合金化阻止金属铝表面形成氧化膜，然而按此方向的研究制取1kg氢气至少需要消耗9kg铝粉，制氢成本依旧较高，达不到商业化应用的条件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一目的在于提供一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，该裂解剂具有较高的反应活性，产氢率可以达到75％左右。
[0005]本专利技术的第二目的在于提供一种裂解剂，该裂解剂在同等产氢量的条件下大幅减少了铝粉的用量，降低了制氢成本。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，所述裂解剂主要是由铝基合金、粘结剂和Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍组成；
[0008]所述铝基合金、Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按60
‑
70wt％：30
‑
40wt％配比，所述粘结剂按铝基合金质量分数计10
‑
15wt％；
[0009]所述铝基合金按质量分数计包括以下组分：
[0010]60
‑
70wt％铝，10
‑
20wt％镁，2
‑
5wt％锌，2
‑
5wt％锰，1
‑
2wt％镓，1
‑
2wt％铟，2
‑
4wt％锡和5
‑
10wt％铁组成的铝基合金基体，还包括按铝基合金基体质量分数计8
‑
10wt％
的助磨剂和10
‑
20wt％的稳定剂；
[0011]所述Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按质量分数计包括以下组分：
[0012]30
‑
40wt％泡沫镍基体，60
‑
70wt％Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层；
[0013]其中Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层包括20
‑
40wt％镍，23
‑
46wt％锡，7
‑
14wt％二硫化钼。
[0014]作为优选地，所述粘结剂为水玻璃。
[0015]作为优选地，所述铝基合金的制备方法包括：按照相应质量分数选取铝、镁、锌、锰、镓、铟、锡和铁混合后，加入助磨剂、稳定剂混匀后，在惰性气体保护下球磨处理，获得铝基合金粉末。
[0016]作为优选地，所述助磨剂包括氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种；
[0017]优选为氯化钠；
[0018]所述稳定剂为二茂铁甲基基团衍生物，所述二茂铁甲基基团衍生物为二甲基二茂铁；
[0019]所述加入助磨剂的质量分数为8
‑
10wt％；
[0020]所述加入稳定剂的质量分数为10
‑
20wt％；
[0021]所述球磨处理时长为2
‑
10h；优选为6h；
[0022]所述球磨处理后过100
‑
300目滤筛。
[0023]上述该裂解剂中，加入氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种盐作为助磨剂起到细化金属颗粒，阻止金属颗粒发生团聚的作用。
[0024]作为优选地，所述铝基合金制氢过程：
[0025]所述铝作为活性成份，与水蒸汽发生置换反应生成氢气，在镓、铟、锌、镁、锡作用下将制氢过程中形成的氧化膜分化并在电化学体系作用下促使铝离子吸收电子还原，形成置换还原的动态平衡，从而持续产生氢气：平衡，从而持续产生氢气：
[0026]所述铁作为阳极材料，在与Ni
‑
Sn/MoS2形成的电化学体系作用下，OH
‑
放出电子发生氧化反应生成氧气：4OH
‑
＝2H2O+O2+4e。
[0027]上述二茂铁甲基基团衍生物作为铝基合金氧化还原体系稳定剂：
①
具有稳定的夹心结构，铁离子不易形成配位键，在铝基合金氧化还原反应的刺激下，铁离子不断在氧化态和还原态之间转换，维持铝基合金氧化还原过程的稳定性；
②
电化学的可逆性比较好，电子传递的速度较快；
③
氧化还原的电位较低，电活性物质干扰小；
④
稳定性好，在水中的溶解度较小且不受氧影响。不仅为铝基合金氧化还原过程提供稳定的可再生系统，而且在铝基合金和Ni
‑
Sn/MoS2之间形成的电化学体系中起到传递电子的作用。
[0028]上述该裂解剂中，铝基合金以金属铝为主要活性成份，需要在保持金属铝的化学活性的同时抑制寄生腐蚀，可以通过添加少量镓、铟、锌、镁、锡来解决，其主要作用机理是通过合金化使金属铝表层氧化膜分化，或形成共晶或金属间化合物，遇水形成微型腐蚀电池，从而持续产生氢气。
[0029]作为优选地，所述Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍的制备方法包括：
[0030]1)基体预处理：泡沫镍基体经碱洗除油、蒸馏水冲洗、酸洗活化、蒸馏水超声清洗、干燥后备用；
[0031]2)电镀液配制：
[0032]选取柠檬酸钠5
‑
15wt％，二硫化钼0.1
‑
0.2wt％，SnCl2·
2H2O 0.5
‑
2wt％，NiSO4·
的电化学制氢反应，从而可控持续地制出氢氧混合气体。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述裂解剂主要是由铝基合金、粘结剂和Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍组成；所述铝基合金、Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按60
‑
70wt％：30
‑
40wt％配比，所述粘结剂按铝基合金质量分数计10
‑
15wt％；所述铝基合金按质量分数计包括以下组分：60
‑
70wt％铝，10
‑
20wt％镁，2
‑
5wt％锌，2
‑
5wt％锰，1
‑
2wt％镓，1
‑
2wt％铟，2
‑
4wt％锡和5
‑
10wt％铁组成的铝基合金基体，还包括按铝基合金基体质量分数计8
‑
10wt％的助磨剂和10
‑
20wt％的稳定剂；所述Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍按质量分数计包括以下组分：30
‑
40wt％泡沫镍基体，60
‑
70wt％Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层；其中Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层包括20
‑
40wt％镍，23
‑
46wt％锡，7
‑
14wt％二硫化钼。2.据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述粘结剂为水玻璃。3.根据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述铝基合金的制备方法包括：按照相应质量分数选取铝、镁、锌、锰、镓、铟、锡和铁混合后，加入助磨剂、稳定剂混匀后，在惰性气体保护下球磨处理，获得铝基合金粉末。4.根据权利要求3所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述助磨剂包括氯化钠、氯化钾、氯化亚锡中的任意一种；优选为氯化钠；所述稳定剂为二茂铁甲基基团衍生物，所述二茂铁甲基基团衍生物为二甲基二茂铁；所述加入助磨剂的质量分数为8
‑
10wt％；所述加入稳定剂的质量分数为10
‑
20wt％；所述球磨处理时长为2
‑
10h；优选为6h；所述球磨处理后过100
‑
300目滤筛。5.根据权利要求3所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述铝基合金制氢过程：当所述铝作为活性成份，与水蒸汽发生置换反应生成氢气，在镓、铟、锌、镁、锡作用下将制氢过程中形成的氧化膜分化并在电化学体系作用下促使铝离子吸收电子还原，形成置换还原的动态平衡，从而持续产生氢气：换还原的动态平衡，从而持续产生氢气：当所述铁作为阳极材料，在与Ni
‑
Sn/MoS2形成的电化学体系作用下，OH
‑
放出电子发生氧化反应生成氧气：4OH
‑
＝2H2O+O2+4e。6.根据权利要求1所述的一种裂解水蒸汽制氢的裂解剂，其特征在于，所述Ni
‑
Sn/MoS2复合镀层泡沫镍的制备方法包括：1)基体预处理：泡沫镍基体经碱洗除油、蒸馏水冲洗、酸洗活化、蒸馏水超声清洗、干燥后备用；2)电镀液配制：选取柠檬酸钠5
‑
15...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，杨昉，
申请(专利权)人：杨昉，
类型：发明
国别省市：