[发明专利]氢储存用空心多孔－壁玻璃微球体

说明书

在联邦赞助的研究与开发之下对发明关于权利的声明

在美国能源部(United States Department of Energy)资助的合同号 DE-AC0996-SR18500之下借助政府支持获得本发明。政府在本发明中拥 有某些权利。

相关申请

本申请是2005年10月21日提出的美国申请序号11/256,442的部分继 续申请，将其通过参考结合于此。

发明领域

本发明涉及空心玻璃微球体和将所述微球体用作氢储存系统部件的方 法。所述空心玻璃微球体壁限定(define)一系列孔隙。所述孔隙促进氢储存 材料在所述空心玻璃微球体内部之内的放置。其后可以通过或者改变或减 小总的孔径大小或者通过涂敷单个的空心玻璃微球体而修改所述空心玻 璃微球体的孔隙率，以便将所述氢储存材料保持在空心玻璃微球体的密封 内部之内。所述涂敷和/或受控的孔径大小可以使氢气通过所述空心玻璃微 球体的壁选择性吸收，同时将密封在那里的氢储存材料与其它外部气体和 流体隔离。

其后可以使所述空心玻璃微球体经受温度、压力、或其它释放刺激触 发的变化而引起氢气的释放。一旦脱氢，可以再使用所述空心玻璃微球体 和氢储存材料以便再一次选择性吸收氢气。

发明背景

空心玻璃微球体(HGMs)的形成在本领域中是熟知的。在美国专利号 3,365,315(Beck)；4,661,137(Garnier)；和5,256,180(Garnier)中描述了空心 玻璃微球体的生产，通过参考将其结合于此。

生产具有空心玻璃壁的大的微球体在本领域中也是已知的，所述空心 玻璃壁提供用于容纳吸收剂的半透性液体分离介质。大球体结构的生产可 以参见授予Torobin的美国专利号5,397,759和5,225,123并且将其通过参 考结合于此。Torobin的参考文献公开了包含多个粒子玻璃壁的空心玻璃 大球体。所述参考文献教导大球体用于气体/液体分离的使用并且供吸收剂 用但是未论述使微球体适于作为氢储存介质的任何特征或特性。

美国专利号4,842,620(PPG工业)涉及用于气体分离的具有多孔壁的非 -结晶的硅石纤维。该申请中描述的纤维具有与微球体相比不同的物理特性 并且它使纤维对于氢分离和储存性能是更不合乎需要的。

美国专利号6,358,532(CaP生物技术有限公司(CaP Biotechnology， Inc.)将多孔-壁的空心玻璃微球体用于细胞聚集和生物医学用途。将所述多 孔-壁结构设计成当在生物系统内存在时容易释放微球体内容物。备选地， 将所述微球体用于提供支持在多孔-壁结构之内细胞生长的基底。

虽然上述参考文献公开了多种在材料分离或药物递送能力方面具有多 种用途的玻璃微球体和多孔-壁结构，但是在本领域内还存在改善和变化的 余地。

发明概述

本发明的至少一个实施方案的至少一个方面是提供多孔壁空心玻璃微 球体(PWHGM)，其具有约1.0微米至约200微米之间的直径范围、约1.0 gm/cc至约2.0gm/cc的密度，并且具有多孔-壁结构，该多孔-壁结构具有 平均孔径为约10埃至约1000埃之间的壁孔(wall opening)，在所述空心玻 璃微球体的内部含有氢储存材料。

本发明至少一个实施方案的另一个方面是提供其中含有有效量氢储存 材料钯的空心玻璃微球体，所述空心玻璃微球体具有防止钯粉末从所述空 心玻璃微球体内部损失的孔径大小。

本发明的至少一个实施方案的至少一个方面是提供多孔壁空心玻璃微 球体(PWHGM)，其具有约1.0至约200微米之间的直径范围、约1.0gm/cc 至约2.0gm/cc的密度，并具有多孔-壁结构，该多孔-壁结构具有平均孔径 可以在约10至约1000埃范围内变化的壁孔，并且在所述空心玻璃微球体 内部含有氢储存材料，所述空心玻璃微球体的外壁含有隔离涂层，该隔离 涂层足以防止气体的或液体的污染物进入所述PWHGM内部而准许氢气 穿过所述外壁通过。

本发明的至少一个实施方案的另一方面是提供将氢储存材料引入到空 心玻璃微球体的内部空间中的方法。