[发明专利]可控胶囊式硼氢化钠氢发生剂

说明书

技术领域

本明涉及一种可控胶囊式硼氢化钠氢发生剂。

背景技术

氢能是一种洁净的二次能源。建立以氢为载体的可再生能源体系能有效地解决目前能源短缺和环境污染这两大严重制约经济发展的问题。近年燃料电池在性能上的飞跃提高也为氢能的使用提供了广阔的前景。但目前还没有找到一种能经济，高效，安全地储存氢的方法，从而在很大程度上阻碍了燃料电池的商品化进程。

在此背景下，硼氢化物(M(BH₄)n，M＝Li，Na，K，Mg，Al等)尤其是硼氢化钠因其高达10.6wt％的含氢量，在催化剂的作用下能在常温下放出全部氢气而受到注目：

NaBH₄+2H₂O＝NaBO₂+4H₂

在上述反应中可生成氢量占反应物的重量达10.8wt％。另外，硼氢化钠水解反应的气体生成物只有氢，不含一氧化碳等有可能毒害燃料电池性能的杂质。因此，硼氢化钠特别适合作为燃料电池的氢源。

考虑到硼氢化钠作为小型和微型燃料电池(功率小于100W)的便携式氢源的商业化前景，为能安全，方便地使用，本发明通过采用把硼氢化钠制作成胶囊的形式，把硼氢化钠以及其他固体助剂(助剂可以是固态催化剂，也可以是安定剂氢氧化钠或其它对反应有利的添加物)包裹在胶囊中分装，储用。在使用时再把胶囊放入容器中加水溶解或直接与水反应。这样可望提高使用的安全性和便利性。

其次，由于硼氢化钠水解催化反应速度常常与硼氢化钠的浓度成正比，因此在使用过程中随着溶液中硼氢化钠浓度的降低较难达到反应速度的恒定。本发明通过控制胶囊材料的溶解速度，可以使溶液中硼氢化钠的浓度在溶液中基本保持恒定，达到控制反应速度的目的。

另外，在上述反应式中，虽然理论产氢量可高达10.8wt％，但是由于反应产物偏硼酸钠NaBO₂在水中的溶解度相对较小，为使反应最后不出现结晶物以避免产氢系统管道阻塞或催化剂的损坏，硼氢化钠的起始浓度就要限制在15wt％以下，这样就大大降低了系统产氢密度。要提高硼氢化钠产氢系统的产氢密度，提高硼氢化钠的初始浓度是必然手段。但使用高浓度的硼氢化钠会导致反应途中出现固体生成物，从而影响反应溶液的流动性以及反应物与催化剂的接触，阻碍反应的继续进行。本发明亦能使硼氢化钠在15wt％-35wt％的浓度范围内能顺利并完全地水解。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控胶囊式硼氢化钠氢发生剂。

可控胶囊式硼氢化钠氢发生剂：硼氢化钠或100重量份硼氢化钠与1～100重量份稳定剂、催化剂或稳定剂和催化剂混合后包裹在胶囊内；胶囊的材料为：铝箔，明胶、甘油、多糖类、共聚多肽、玉米纸、醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚砜、聚乙烯、聚丙烯；催化剂为：过渡金属盐及其水合物、过渡金属粉末、过渡金属/载体、由前驱体合金形成的骨架型催化剂。稳定剂为：氢氧化钠。

所述的过渡金属盐及其水合物为：CoCl₂.6H₂O、NiCl₂.6H₂O、RuCl₂.6H₂O，PdCl₆.6H₂O，H₂PtCl₆.6H₂O。过渡金属粉末为：Fe、Co、Ni、Cu、Pt或Pd。过渡金属/载体催化剂为：Fe、Co、Ni、Pd、Pt、Ru等过渡金属催化剂被担载在Al₂O₃、各种碳材料、泡沫镍等载体材料而形成的催化剂。由前驱体合金形成的骨架型催化剂为：雷尼钴、雷尼镍，雷尼铁。前驱体合金为：钴、镍或铁和金属铝、镁或硅组成的合金。

本发明具有的有益效果：

1)提高硼氢化钠储运，保存，使用等一系列环节的安全性和便利性；

2)有利于提高水解反应的可控性和反应速度的恒定；

3)可望提高硼氢化钠的最高反应浓度，达到较高的产氢密度。

具体实施方式

本发明把硼氢化钠单独或硼氢化钠和少量催化剂或稳定剂混合后包裹在胶囊中，当需要产氢的时候，把胶囊投入水中，或把水滴入盛胶囊的容器中，或者两者一起投入到反应器中。胶囊可以有两种形式，一种是溶于水的，一种是不溶于水的。

1.溶于水的胶囊的产氢机制