[发明专利]使用包含镁和硅的组合物产生氢

说明书

背景技术

氢日益被寻求作为用于多种应用的替代能量选择。在大规模应用中，由于对碳排放、污染和化石燃料的长期供应稳定性的关注增加，氢的使用提供了潜在的环境优势。在较小规模的应用(例如，智能手机)中，就运行时间和充电时间而言，燃料电池和氢燃料的使用较传统的锂离子电池相比提供了潜在的优势。

然而，尽管在宇宙中含量丰富，但在地球上氢通常必需由合适的前体原料(例如，甲烷)，并且经常更多地被看做是能量载体而非能源。此外，已证明一旦被制备，氢的运输和储存是一项艰难的挑战。因此氢经常以前体原料的形式运输和储存，然后在使用点附近被转化成氢。

尤其对于消费者应用，需要简单的、经济的、安全的方式用于由同样简单的、经济的和安全的前体原料制备氢。例如，尽管甲烷重整是大规模制备氢的常用方法，但由于涉及使用甲烷和高温工艺使得其不适于消费者应用。

在制备氢的领域中已经提议了大量的其他选择。其他原料诸如甲醇可以在重整工艺中采用。尽管在某些消费者应用中，与甲烷相比甲醇可能是更为优选的原料，但其重整工艺本身仍然存在着问题。

备选地，可以使用电来电解水(水是廉价的、无害的原料)来制氢；然而，在以此方式实现有效的经济生产方面存在着困难。

发明内容

本发明的实施方案涉及产生氢的方法，所述方法包括使镁和硅充分接触以形成混合物；和使所述混合物与水溶液充分反应以产生氢。所述溶液可以包含水和盐。

实施方案还涉及一种用于经由水解产生氢的组合物，所述组合物包含镁和硅的混合物。所述组合物当与水溶液接触时反应产生氢。

此外还描述了一种产生氢的方法，所述方法包括使镁、硅和盐充分接触以形成混合物，和使所述混合物与水溶液充分反应以产生氢，所述溶液包含水。

附图说明

图1图示了根据本发明的一些实施方案，对于示例性含硅混合物与比较的不含硅混合物，氢流速相对于时间作图的图形视图。

具体实施方式

下列详述包括对附图的参照，所述附图形成详述的一部分。附图通过举例说明显示了可以实施本发明的具体实施方案。这些实施方案在本文中也称为“实施例”，它们以足以使本领域技术人员能够实施本发明的程度详述。可以组合这些实施方案，可以利用其它实施方案，或在不偏离本发明的精神的前提下做出结构性和逻辑性的变化。下面的详述因此不具有限制性的意义，并且本发明的范围由附带的权利要求及其等效形式限定。

在此文中，术语“一个”或“一种”用来包括一个或多于一个，并且术语“或”用来指非排他的“或”，除非另外指明。另外，要理解的是本文中采用的用语或术语，若无另外定义，仅用于描述而非限制的目的。此外，在此文中提及的所有出版物、专利和专利文件的全部内容通过引用合并入本文中，如同各自通过引用并入一样。在出现本文和如此通过引用并入的那些文件之间的用法不一致的情况下，在并入的参考文献中的用法应该被认为是对本文的补充；对于相悖的使用，以本文的用法为准。

本发明的实施方案涉及经由水解产生氢的方法。该方法包括制备镁和硅的混合物，并使所述混合物与包含水和盐的水溶液反应。镁和硅的组合可以提供与单独任一组分所预期的产氢量相比更大的产氢量。所述混合物中的硅可以是结晶的，即使晶体硅本身通常在此水溶液中是惰性的。

在一些实施方案中，所述混合物可以包含除镁和硅以外的盐。在此类实施方案中，可以通过使所述混合物与水(代替包含水和盐的水溶液)接触来获得出人意料的结果(类似于通过使镁和硅的混合物与包含水和盐的水溶液接触所获得的结果)。在此类实施方案中，所述混合物可以通过使镁和硅在一起接触研磨，然后在所述接触研磨结束后将盐与所述混合物混合来制备。

可以通过另外地在混合物中加入合适的腐蚀促进剂在本文公开的任一实施方案中进一步改善产生的氢量和产生速率。合适的试剂包括铁、镍、钴、铜和它们的组合。

在本领域中还已经提议了多种水解反应。例如，合适的物质与水反应以便制氢。用于产生氢和/或热的目的的包含镁和腐蚀增强金属(例如，铁)的组合物在本领域中是公知的。在与镁的电接触中合适金属的存在可以极大地增加镁电化腐蚀速率(例如，“Corrosion studies of magnesium and its alloys”，Hanawalt等人，Trans.Am.Inst.Mining Met.Eng.，147，273-99(1942))。

硅和含硅合金也可以用来制氢。例如，WO2007/054290公开了通过使硅与亚化学计量的碱溶液在反应容器中连续反应产生氢的方式。