[发明专利]利用硅烷或聚硅烷供给燃料电池氢的方法

说明书

本发明涉及供给燃料电池氢的方法，其中使用液体形式或固体形式的可存储的硅烷、聚硅烷、硅烷溶液或聚硅烷溶液作为氢载体，它们通过水解分解出氢。本发明还涉及特别是Si₃H₈作为氢存储材料用来供给燃料电池氢的用途。

对于广泛应用的燃料电池，例如在汽车中，燃料(氢载体或H₂)的存储一直以来都是不能得到满意解决的问题。已知有不同的方法用于H₂存储：

-在最高700巴的压力容器中压力存储H₂；

-在低于-253℃的温度下在低温容器中无压存储液态H₂；

-存储在与H₂热可逆地形成存储化合物(金属氢化物)的金属或金属合金中；

-以富含氢的有机化合物形式存储，例如甲烷、甲醇、汽油等，它们为释放H₂而进行重整反应；

-以利用适当的金属(例如Li、Na、K、Mg等)分解成H₂的H₂O形式存储；

-以利用H₂O分解成H₂的盐类金属氢化物(例如NaH、LiH等)形式存储；

-以利用H₂O分解成H₂的复合金属氢化物形式存储，例如LiAIH₄、NaBH₄等。

大多数前述方法在技术或能量上花费非常大，只允许存储极少量的H₂或者对于广泛应用在安全技术上不可控制。

与此相反，最后所述的利用复合金属氢化物的H₂存储具有技术上简便、安全和节约能量地存储大量H₂的潜力。

由DE 60108744T2已知一种产生用于燃料电池的氢的方法。所述方法步骤包括，不同于NaAIH₄的金属氢化物与至少一种醇反应形成氢，并且在燃料电池的氢室内进料氢。金属Li、Na、K、Mg、Ca、Zr和Ti的氢化物是特别适合的氢化物。特别适合的复合氢化物是式M2_vM3_wH_y的化合物，其中M2是选自Li、Na、K、Mg、Ca、Fe和Zr的金属；M3选自Al、B、Be和Ti。

借助于金属氢化物存储H₂的缺点包括，金属氢化物或复合金属氢化物通常是固体。这种固体不好存储、运输和计量添加。它们通常是不可溶的。特别在汽车中利用这种材料加燃料已经存在很大问题。任选地在汽车中需要的金属氢化物从储备罐到氢发生器的运输也很难。其它的缺点是，金属氢化物的分解产物或水解产物大多数是强腐蚀的碱液，特别是LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)₂等。这些分解产物是高腐蚀性和环境有害的。因为这种材料在大规模工业应用时也总是有意外的释放并且因此形成分解产物，这种材料就其环境相容性而言是令人担忧的。

因此本发明的目的是提供在存储、运输和计量添加方面具有改善的可操作性，以及具有改善的环境相容性的氢存储材料，并且提出了用于燃料电池的氢制备的适合方法。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的技术特征的供给燃料电池氢的方法来实现，所述方法包括下列步骤：

-中间存储液体形式的硅烷或硅烷溶液；

-将硅烷或硅烷溶液转移到反应室内；

-硅烷或硅烷溶液在反应室内与水溶液反应释放H₂；

-将固态和/或液体形式的反应产物从反应室分离；

-将形成的H₂转移到燃料电池中，以及

通过具有权利要求2的技术特征的供给燃料电池氢的方法来实现，所述方法包括下列步骤：

-中间存储固态的聚硅烷或聚硅烷溶液；

-将聚硅烷或聚硅烷溶液转移到反应室内；

-聚硅烷在反应室内与水溶液或水蒸气反应释放H₂；

-将固态和/或液体形式的反应产物从反应室分离；

-将形成的H₂转移到燃料电池中。

所述目的的另一种解决方案通过具有权利要求18的技术特征的用于燃料电池的氢发生器，以及通过具有权利要求21和22的技术特征的硅烷的用途来给出。