[发明专利]包含氢化物和氢氧化物的储氢体系材料和方法

说明书

发明领域

本发明涉及储氢组合物、这种储氢组合物的制造方法及其应用。

发明背景

由于氢可以与空气清洁地反应产生副产物水，所以是一种理想的能源。为提高氢作为燃料源的合意性，特别是对于移动式应用来说，理想的是增加每单位体积和每单位质量存储体的可用能量含量。目前，它是通过传统的方法如在高压下存储，在数千磅/平方英寸(例如，5,000-10,000psi)下，冷却到液态，或吸收到固体如金属氢化物中来实现的。加压和液化需要相对昂贵的处理和存储设备。

将氢存储在固体材料如金属氢化物中，可以提供作为存储介质来说相对较高和致密的体积氢密度。将氢限制成固体的可取之处在于氢在加热时可以脱附，从而提供一种可控的氢源。

为促进氢的利用，有人提出了可充电储氢设备。这种设备可以相对较简单，通常只设计成一个其中导热介质传送脱附所需热量的管壳式热交换器。所述导热介质在与容纳储氢材料的室相分离的管道中供给。因此，在需要释放氢时，可以将不同温度的流体在所述管道中循环，与储氢材料进行热交换，以促进氢的释放。对于某些材料，存储介质的再充电可以通过将氢泵入所述室并穿过储氢材料，同时由导热介质带走热量，由此促进充电或加氢过程来实现。在美国专利US6,015,041中给出了一种设计成为温度管理提供适当的传热表面和导热介质的示例性储氢材料和存储装置。

目前，重量相对较轻的储氢材料的选择主要限于能提供几个重量百分比储氢容量的镁和镁基合金，它们基本上是已知最好的具有一些可逆特性的传统存储材料。但是，所述镁基材料的局限性在于它们在非常高的温度和高氢气压力下吸收氢。此外，所述存储材料的加氢一般会受镁的表面氧化的阻碍。其它例子，如LaNi₅和TiFe，由于极重，单位重量的氢存储密度较低。

因此，为满足对改进的储氢介质的需要，本发明提供一种改进的储氢组合物、其作为存储介质的应用以及形成这种材料的方法。

发明概述

一方面，本发明提供一种制氢方法，包括使第一部分的氢化物与水反应以产生热量，以及通过将上述热量传递给第二部分的氢化物和氢氧化物使它们之间发生第二反应。

另一方面，本发明提供一种制氢方法，包括：在第一反应中通过使水与存在于第一材料组合物中的一部分氢化物反应而产生热量，其中所述热量被用于制氢反应。存在于第一材料组合物中的剩余部分的氢化物与存在于第二材料组合物中的氢氧化物在所述制氢反应中反应，由此形成氢产品和包含氧化物的副产物组分。

在本发明的另一个方面，提供一种具有加氢态和脱氢态的储氢组合物。在加氢态，该组合物包含氢化物和水合的氢氧化物；在脱氢态，该组合物包含氧化物。

由以下详细说明将可明了本发明的进一步应用领域。应当明确，解释本发明优选实施方案的详细说明和具体实施例只用于说明目的，并不用于限制本发明的范围。

附图简述

由以下详细说明和附图将可更全面地理解本发明，其中：

图1是通过改进的容量型Sievert仪器分析所测量的含氢化锂和氢氧化锂的储氢材料的氢产量，由失氢重量百分比表示；

图2比较了含氢化锂和氢氧化锂的第一样品与含氢化锂、氢氧化锂和催化剂的第二样品的储氢材料氢产量，其中在改进型Sievert仪器中逐渐升温；

图3是通过改进的容量型Sievert仪器分析所测得的含氢化钠和氢氧化锂的储氢材料随时间的氢产量图；和

图4是通过改进的容量型Sievert仪器分析所测得的含有由硼氢化锂与氢氧化锂组成的一种复合氢化物的储氢材料随时间的氢产量图。

优选实施方案详述

对优选实施方案的以下说明本质上只是示例性的，绝非意在限制本发明、其应用或用途。

一方面，本发明提供一种用于由储氢材料体系产生和释放氢的系统。在一个优选实施方案中，提供了一种通过在第一部分氢化物与水之间进行第一反应而从储氢材料中释放氢的方法。该第一反应产生热量，此热量被用来引发第二制氢反应。上述制氢反应通过使氢化物组分与氢氧化物组分反应来进行。上述制氢反应产生氢和含氧化物组分的反应副产物。在本文中，术语“组合物”或“组分”泛指至少含有优选的化合物，但同时还可包含包括杂质在内的其它物质或化合物的物质。术语“材料”也泛指含有优选的化合物或组合物的物质。如下面将更详细地描述，本发明的其它优选实施方案涉及从储氢组合物释放氢的方法。