[发明专利]一种硼氢化物水解制氢的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种硼氢化物水解制氢的工艺，具体地讲是涉及一种用固定床雷尼催化剂催化硼氢化物水解制氢的工艺。

背景技术

硼氢化物水解制氢工艺简单、成本低、氢气产率高；反应生成的气体中不含有CO，不会引起电极催化剂中毒；氢气中含有的少量水，可以起到给PEMFC增湿的作用，因此是一种很好的燃料电池供氢材料。但是即使在常温下，NaBH₄溶液也会很快水解掉一半。因此，为了使NaBH₄能够在现实生活中得到应用，平时必须将其保持在强碱性溶液中。

Binhong Liu等报道了采用雷尼镍、雷尼钴以及雷尼镍钴等催化硼氢化钠水解发生氢气的方法(Journal of Alloys and Compounds，415，2006，288293)。反应方程式如下：

NaBH₄+2H₂O→4H₂+NaBO₂

在该报道中，利用粉末雷尼镍、粉末雷尼钴等催化硼氢化钠水解制氢。粉末状雷尼催化剂在实际应用中容易流失，一方面增加了生成的氢气与催化剂分离的难度，另一方面消耗大量催化剂，使成本增加，从而使得其应用受到了限制。公开号为CN1774390A的专利公开了一种用于硼氢化钠水解工艺的雷尼镍催化剂的制备方法，该专利采用两种方法解决粉末雷尼镍的流失问题。第一种方法是，将雷尼镍附着到有催化剂固定单元的磁体上，浸泡在水中。第二种方法是在水溶液中用聚氨酯泡沫将雷尼镍固定在镍网上，然后储存在蒸馏水中。但该技术的不足之处是操作工艺复杂，而且制备完成的催化剂必须储存于水中，否则与空气中的氧气接触会产生激烈的氧化，甚至燃烧，因此制备好的雷尼催化剂在运输、使用和更换中要求必须与氧气隔绝，安全性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种避免催化剂流失、操作工艺简单、安全性较高的硼氢化物水解制氢的工艺。

为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研制出了一种硼氢化物水解制氢的工艺，其特征在于所述的工艺包括下述步骤：①将固定床雷尼催化剂或固定床雷尼合金装入反应器内；②反应器内的初始温度设定为70℃～90℃，将燃料罐中的反应溶液导入到反应器，反应溶液中的氢氧化物将固定床雷尼合金浸取活化，活化得到的固定床雷尼催化剂催化水解硼氢化物制氢，反应后的残液从反应器的另一端导出到燃料罐中，进行循环流动，生成的氢气从燃料罐的出口排出；所述的反应溶液为硼氢化物和氢氧化物的混合溶液，其中硼氢化物5wt％～30wt％，氢氧化物2wt％～20wt％。

所述的固定床雷尼合金的制备步骤如下：

①称取各组分：拟薄水铝石5～25重量份、合金粉末20～80重量份、有机黏结剂0.45.0重量份、水20-50重量份；

②将拟薄水铝石酸化制成胶状物，调节pH值为2～5；

③向步骤②制备的胶状物中加入合金粉末、有机黏结剂和水，混合均匀后挤压成型；

④将步骤③得到的混合物在温度为100℃～150℃下干燥10～20h，最后在空气或氧气气氛下，于600℃～1000℃焙烧1～5h，即得。

所述的合金粉为镍铝、钴铝、镍钴铝、镍铁铝中的一种。

所述的有机黏结剂为田菁粉、聚乙烯、淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、环糊精中的一种或几种的混合物。

所述的硼氢化物为硼氢化物盐(MBH₄)、三硼氢化物盐(MB₃H₈)、十氢十硼酸盐(M₂B₁₀H₁₀)、十三氢十硼酸盐(MB₁₀H₁₃)、十二氢十二硼酸盐(M₂B₁₂H₁₂)、十八氢二十硼酸盐(M₂B₂₀H₁₈)中的一种或几种的混合物，其中，M为碱金属、碱土金属和铝离子。

所述的固定床雷尼催化剂为固定床雷尼镍催化剂、固定床雷尼钴催化剂或固定床雷尼镍钴催化剂中的一种或其中几种的混合物；所述的固定床雷尼催化剂的合金为成型镍铝合金、成型钴铝合金或成型镍钴铝合金中的一种或其中几种的混合物。

所述的反应器设有加热和温度控制装置。

所述的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化锂中的一种或其中几种的混合物。

所述的氢气排出后经由过滤器过滤。