[发明专利]铝/水反应可控制氢催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝/水反应可控制氢催化剂，尤其涉及一种铝/水反应可控制氢催化剂的各配方原料的占比比例。

背景技术

铝是地壳中最富有的金属元素，来源广泛，价格低廉，密度低。铝/水反应生氢的化学现象，启发人类通过研发铝/水反制氢技术，为绿色能源——氢能的广泛应用提供了方法，它很可能是人类解决面临能源短缺和环境污染问题有效路径之一。在我国，有关学术机构及专家界对铝/水反应制氢技术的机理研究与应用方面亦多有发表。

（一）文刊《化学进展》第24卷第4期刊登（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室沈阳110016马广璐庄大为戴洪斌王平）发表的《铝/水反应可控制氢》（中图分类号：TQ116.2;TM911.4文献标识码：A文章编号：1005－281X(2012)04－0650－09），该学术文献阐具指导意义的研究成果是：

1、在温和温度下，铝/水反应可自发进行，但由于铝表面有一层极薄（约3-5nm）致密氧化物（Al2O3）阻止了反应的进行，制氢的关键在于溶解或抑制这层固有的氧化膜或再次生成钝化膜的这一反应机理；

2、采用机械球磨法，利用氧化物（MoO3、Bi2O3、CuO、MgO）多种无机盐（NaCl、KCl）为促进剂对铝粉进行表面活化，可以破坏铝粒表面氧化膜，使铝可在温和温度下与中性水反应；

3、铝/水反应制氢反应的速率主要取决于反应的温度、铝粉的粒径等反应条件。

（二）文刊《电源技术》刊登（华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州510640刘光明解东来）发表的《铝水反应制氢技术研发进展》（中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1002－087X（2011）01－0109－04），该学术文献介绍了国内外有关铝水反应制氢在质子交换膜燃料电池中的应用进展，讨论了几种促进反应持续进行、缩短诱导时间的方法。对我们具指导意义的研究成果是：

1、通过球磨铝粉和氧化物粉末使其混合，机械地破坏了铝粉表面的氧化层，从而加速了在pH为中性的水中氢气的产生；

2、球磨铝和水溶性无机盐粉末使其混合，一方面能够对铝粉表面的氧化物铝层产生一定的破坏（其中NaCl和KCl效果最好），从而活化了铝与水的反应，另一方面盐可以在球磨过程中防止金属铝的团聚，铝—盐混合物以粉末颗粒存在，铝—盐球磨产物产生大量的新鲜表面和缺陷，这也有助于促进反应的进行。

铝/水反应制氢技术的应用研究，多集中在燃料电池应用方面的研发并在移动电源上已实现了商业化的初步应用，技术应用面十分狭窄，这一现状不利于对铝/水反应制氢技术的广泛推广与技术普及。而在铝/水反应制氢系统方面的商业化应用，关键在于设计一种即时高效制氢装置，目前国内外虽已有一些相关的设计和发明，但由于这些已公开的设计和发明存在系统复杂庞大，存在反应不可连续、清洗不方便、耗能大、耐高温等等需克服的技术缺陷，实用性不高，因而均不具推广意义，是限制铝/水反应制氢技术应用研发的技术难题所在。

鉴于上述缺陷，实有必要设计一种改进的铝/水反应可控制氢催化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种铝/水反应可控制氢催化剂及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种铝/水反应可控制氢催化剂，其包含如下质量百分比的成分：

(a)75％～85％(重量)的金属铝粉；

(b)5％～12％(重量)的氯化铋、氯化钠、氯化钾混合物；

(c)5％-15％(重量)的金属钙粉、金属锌粉混合物。

一种铝/水反应可控制氢催化剂的制造方法，其包括如下步骤：

（1）按铝粉90%，氯化铋、氯化钠、氯化钾10%的比例充分搅拌，混合成Al—BiCl3基料；

(2)按Al—BiCl3基料90%，金属钙粉、金属锌粉10%的比例充分搅拌，混合成Al—BiCl3主料；

(3)将Al—BiCl3主料，放进球磨机进行球磨5小时以上，制成高活性Al—BiCl3复合材料。

(4)将高活性Al—BiCl3复合材料与聚丙烯酰胺水溶液混合搅拌制成块状后烘干。

与现有技术相比，本发明高活性Al—BiCl3复合材料配方具有如下优点：原材料均为非稀缺性材料，市场供应充足，成本低易采购；无污染，反应后副产物为化学中性，可重复多次使用，并可再生还原成金属铝；可控按需制氢、启动时间短、反应速率快、燃料转化率高等特性。