[发明专利]一种新型氨硼烷水解制氢复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种在温和条件下诱导氨硼烷化合物水解制氢的新型氨硼烷(NH₃BH₃)复合材料，包括诱导剂的种类、配比及其制备方法，属于储氢材料领域。

背景技术

氢被认为是21世纪替代化石能源最理想的清洁能源载体。氢的规模化涉及氢的廉价制取、安全高效储存与输送利用等技术环节，其中氢的储存是氢能应用的关键之一。目前的高压储氢和低温储氢在电动车辆中的燃料电池上被广泛实际利用尚有瓶颈。而严峻的形势促使在固态储氢材料如金属氢化物、复合氢化物、化学贮氢等方面需投入更多的努力。美国能源部(DOE)制定了研发目标：到2015年，在-20℃到85℃内整个燃料电池系统包括储氢材料、箱体、泵、加热器及阀门等的放氢质量密度要超过90(g H₂)kg^-1(9.0wt％H₂)，体积密度超过82(g H₂)L^-1。为此，一些工作者把目光投向了氨硼烷。

氨硼烷(NH₃BH₃，简称AB)，具有巨大的潜在储氢量(19.6wt％H₂)和较低的分子量(30.7gmol^-1)，而且它在室温和一个大气压下不易燃易爆，不易与空气和水反应。它作为储氢材料在目前也有一定局限性，在温和条件100℃以下放氢动力学缓慢，难以满足大功率用电器应用，并伴有杂质气体的释放。目前已采用的主要氨硼烷制氢技术包括使用催化剂水解制氢、金属及金属化合物催化热解等。前者指在NH₃BH₃的溶剂中加入一定比例的纳米尺寸金属或贵金属及其化合物催化剂，改善NH₃BH₃的活性。尽管这种方法可显著提高NH₃BH₃的室温放氢动力学性能，但由于NH₃BH₃的溶解度限制(浓度为0.33wt％的NH₃BH₃溶液具有最佳放氢动力学)，使其实际储氢密度较低。后者为利用添加金属催化剂或金属原子取代方法来提高NH₃BH₃的化学活性，使其热解放氢温度降低，但目前最低放氢温度仍然在70℃以上，且不能完全放氢。综上所述，目前对NH₃BH₃放氢性能的研究结果尚达不到储氢应用需求，对NH₃BH₃的利用需要开展新型NH₃BH₃体系的研究和改性技术，从而在保持高储氢量的同时，获得优异的放氢动力学，来满足实际应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种在温和条件下诱导氨硼烷化合物水解制氢的新型氨硼烷(NH₃BH₃)复合材料，具体来说，是以诱导剂(金属氢化物MH_x或盐)与氨硼烷复合物为起始原料，在惰性气氛保护下球磨，获得颗粒尺寸为微纳米级的储氢材料。本发明涉及在温和条件下能有效提高NH₃BH₃的放氢容量和放氢速率的诱导剂种类、配比及其制备方法。