[发明专利]制备用于燃料电池的氢气源的方法

说明书

技术领域

本法明一般涉及一种用来制备用于燃料电池的氢气源的方法，该氢气源包括来自硼氢化钠和醇钠在液态烃中的浆液的硼氢化铵或硼烷铵(ammoniumborane)。

背景技术

人们已知由液态硼氢化钠(LSBH)或固态硼氢化钠产品制备硼氢化铵的方法，但是其不足之处在于，它们使用纯化的硼氢化钠产品或非市售的反应混合物作为原料。例如，美国专利第2,756,259号揭示了由包含硼氢化钠和醇钠的“干”反应混合物制备硼氢化铵。

本法明所解决的问题是提供一种更有效的用来制备用于燃料电池的氢气源的方法，该方法使用常规硼氢化钠合成得到的反应混合物。

发明内容

本法明涉及一种用来由硼氢化钠和醇钠在液态烃中的浆液制备用于燃料电池的氢气源的方法。所述方法包括将所述浆液与0.99-1.01当量的NR₄(X)以及选自水和甲醇的至少一种溶剂相混合；其中X是卤离子、氢氧根、醇根(alkoxide)、乙酸根或丙酸根；各R独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基。

具体实施方式

除非另外具体说明，本文中所有的百分数都是重量百分数，温度单位都为℃。

“芳烷基”是被芳基取代的烷基，其中芳基是例如苄基、苯乙基等。“烷基”是包含1-20个碳原子的饱和烃基，其可以为直链、支链或环状的。在本发明的一些实施方式中，烷基是直链或支链的，或者是直链的。在一些实施方式中，烷基包含1-10个碳原子，或者包含1-6个碳原子，或者包含1-4个碳原子。“芳基”是源自芳烃化合物的取代基。芳基总共包含6-20个环原子，包含一个或多个独立或稠合的环，可以被烷基或卤素基团取代。在本发明的一些实施方式中，芳基是苯基或甲苯基。

不希望被理论所限制，认为硼氢化钠与未取代的铵盐的反应可以制得硼氢化铵，NH₄BH₄，在高于-40℃的温度下，所述硼氢化铵会部分或完全分解为硼烷铵、NH₃BH₃和氢气。根据反应的温度以及产品保持的温度，产物可以包含硼氢化铵、硼烷铵或其混合物。当使用取代的铵盐作为原料的时候，取代的硼氢化铵产物是稳定的。

NR₄BH₄或NR₄(X)中的各个“R”基团独立地为氢、烷基、芳基或芳烷基；即可以是不同烷基、芳基或芳烷基的混合物，或者这些基团可以是相同的。在本发明的一些实施方式中，各R独立地为氢、C₁-C₁₀烷基、苯基、甲苯基或苄基；或者为氢或C₁-C₆烷基，或者为氢或C₁-C₄烷基。在本发明的一些实施方式中，各个R是相同的基团，优选是相同的烷基。在本发明的一些实施方式中，各个R是氢，即NR₄是未取代的铵NH₄。

用于本发明的液态烃类是在25℃下为液体的任意的烃类。合适的烃类包括烷烃，例如矿物油，和芳族化合物。矿物油是特别优选的。较佳的是，所述起始的浆液中液态烃类的含量为0.01升/克NaBH₄至10升/克NaBH₄，或者为0.2升/克NaBH₄至1升/克NaBH₄。

在其中X为醇根的本发明的实施方式中，所述醇根是C₁-C₁₂醇根，或者是C₁-C₈醇根，或者是C₁-C₄醇根。在优选的实施方式中，所述醇根是甲醇根、乙醇根、异丙醇根或叔丁醇根。甲醇根是特别优选的。在本发明的一些实施方式中，X是卤离子，氢氧根，C₁-C₄醇根，乙酸根或丙酸根；或者是氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、甲醇根、乙醇根、乙酸根或丙酸根。

在本发明的一些实施方式中，相对于浆液中硼氢化钠的量，铵盐NR₄(X)的用量为0.995-1.005当量，或者约为1当量。在本发明的一些实施方式中，所述浆液中醇钠和硼氢化钠的摩尔比约为3∶1，醇钠∶硼氢化钠。

下面列出了描述混合的烃/水介质中发生的反应的方程式，其中醇钠(相对于NaBH₄为3∶1)表示为NaOR¹：