[发明专利]产生氢气的方法

说明书

本发明涉及从含硼氢化物的制剂产生氢气的方法。这种方法适用于在燃料电池中产生氢。

已知含硼氢化物的组合物可用作氢燃料电池的氢源，通常以水溶液形式存在。在加入有机酸水溶液时产生氢的固体硼氢化物燃料组合物倾向于在氢产生过程中发泡，这会限制用于燃料电池的氢产生药筒(cartridge)的小型化。已经描述了适合于控制氢产生过程中的发泡现象的含硼氢化物的固体组合物。例如，美国公开第2010/0143240号揭示了一种包含硼氢化钠、碱和催化剂的组合物，该组合物与水性组分组合时会产生氢。但是，这个参考文献没有描述本申请中要求保护的改进型制剂。

本发明要解决的问题是寻找一种从含硼氢化物的制剂产生氢气的方法，该方法能在发泡现象减少的情况下产生氢。

发明概述

本发明提供了一种用于产生氢的方法，该方法包括将一种液体加入一种固体组合物中，该液体包含水和至少一种有机酸，该固体组合物包含至少一种碱金属硼氢化物和至少一种选自下组的碳：衍生自煤的活性炭和衍生自泥炭的炭黑。

发明详述

除非另外指明，否则，百分比都是重量百分比(重量％)，并且温度都是℃。“酸”是pK_a不超过6的化合物。“有机酸”是含碳、优选不含硫的酸。“碱”是pK_a至少为8的化合物，其在50℃为固体。在本文中，pK_a值是指标准表格中的pK_a值，通常在20-25℃测量。“活性炭”是碳的一种形式，其经加工具有超过500平方米/克的表面积以及经部分氧化的表面，该表面积值通常通过氮气吸附法(BET)测定。活性炭通常具有不超过94％、经常不超过93％的总碳含量。活性炭通常具有至少4％、经常至少为4.5％的总氧含量。活性炭是从含碳材料生产的，例如坚果壳、泥炭、木材、椰子壳纤维、褐煤、煤(通常是烟煤)和石油沥青。活性炭可通过物理或化学处理生产。物理处理需要以下工艺的组合：碳化，碳在600-900℃范围的温度下在缺氧条件下热解，以及经碳化的碳在超过250℃的温度下接触氧化性气氛(二氧化碳、氧、或水蒸气)。在碳化之前，化学活化需要用某些化学剂浸渍原料，所述化学剂为：酸、强碱、或盐(例如磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化钙、和氯化锌25％)，然后在较低温度(450-900℃)下碳化。“炭黑”是一种通过重石油产品的不完全燃烧产生的材料，这些重石油产品是例如FCC焦油、煤焦油、乙烯裂化焦油、并且在一些情况下是植物油。炭黑通常具有比活性炭更高的碳含量，例如炭黑的碳含量至少为93％，经常至少为94％。

优选固体组合物中碱金属硼氢化物的总量至少为60％、优选至少为65％、优选至少为70％、优选至少为75％；优选不超过90％、优选不超过88％、优选不超过86％、优选不超过84％、优选不超过82％、优选不超过80％。优选碱金属硼氢化物包括硼氢化钠(SBH)或硼氢化钾(KBH)或其混合物，优选是硼氢化钠。优选固体组合物还包含至少一种能催化硼氢化物水解的物质，即，第8、9和10族中的过渡金属盐；例如Co、Ru、Ni、Fe、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、或其混合物；以及Co和/或Ni的硼化物。优选过渡金属盐能在20℃溶解于水中，其溶解量至少为1克/100克水，或者至少为2克/100克水，或者至少为5克/100克水，或者至少为10克/100克水，或者至少为20克/100克水。特别优选的催化剂是钴(II)和钌(III)，优选是它们的氯化物。优选过渡金属都不以零价金属的形式存在。在固体组合物中，优选催化剂的总量不超过15％、优选不超过13％、优选不超过12％、优选不超过11％、优选不超过10％；优选至少为0.5％、优选至少为1％、优选至少为1.5％、优选至少为2％、优选至少为4％。