[发明专利]一种制备硼氢化钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢材料的制备，特别涉及一种储氢材料—硼氢化钠的制备方法。

背景技术

在大力发展氢能源汽车的当下，氢气的储存成为关键问题。作为储存材料，金属以及其合金有着良好的性能，然而其不能在常温常压下工作，因此并不是理想的储氢材料。随着研究的深入，多元催化剂成为研究热点，但是氢气储存中储存材料往往只能作为一次性材料，导致成本高昂，汽车每行驶400km的成本高达1000美元。因此研发一种低成本储氢材料成了当务之急。

近期，人们开始把轻便贮氢技术开发转移到硼氢化钠(NaBH₄)水解制氢等技术上。常温下NaBH₄可以稳定储存在碱溶液中，当与合适的催化剂接触时每摩尔NaBH₄水解释放出4摩尔氢气。利用这一性质，NaBH₄可以作为质子交换膜燃料电池的氢源。2000年时，美国千年公司(Millennium Cell)成功地推出采用NaBH₄催化水解制氢即时供气装置(商标名：Hydrogen on Demand)，并为戴姆勒－克莱斯勒燃料电池车和标致一雪铁龙公司燃料电池车提供该氢源装置，得到了成功的示范。而在日本，由多家大学及科研机构组成的KUCEL－MERIT研究组，也正致力于开发以NaBH₄作为储氢材料的新型的氢气储存供给系统。因为具有良好的碱性环境兼容性，可通过水解来脱附氢气，因此，相比其他储氢技术，硼氢化钠具有成本低的优势，比压缩氢气的成本还要低，接近美国能源部设定的4美元每千瓦时的远景目标。可见，使用NaBH₄作为氢源是一种安全、高效、实用性强的制氢技术。

传统的生产NaBH₄的方法有硼酸三甲酯和硅酸盐法两种，其后又开发出氢化镁(MgH₂)合成法、硅化镁(Mg₂Si)合成法、硼的氧化物(B₂O₃)制备法、Kemmitt and Gainsford方法等等，但是，这些方法制备步骤复杂或操作不易控制，成本较高，不易于大规模生产。

本发明改进了现有的制备硼氢化钠的Kemmitt and Gainsford方法(即NaB(OCH₃)₄+NaAlH₄→NaBH₄+NaAl(OCH₃)₄)，摒弃了原方法中价格昂贵的氢化剂NaAlH₄，用硼砂、甲醇和三乙基硅烷作为原料，通过甲酸的脱羧循环制取硼氢化钠，大幅降低了工业生产成本，而且操作条件简单易控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硼氢化钠的制备方法，以解决现有技术中储氢材料制备成本较高或生产工艺复杂，难以实现产业化发展的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种制备硼氢化钠的方法，其包括以下制备步骤：

将Na₂B₄O₇与NaOH溶于水中，于温度60℃-80℃下进行反应，制得NaBO₂，其中，反应式为Na₂B₄O₇+2NaOH→4NaBO₂+H₂O；

将甲醇溶液与所述NaBO₂于50℃-90℃下进行反应，制得NaB(OCH₃)₄，其中，反应式为NaBO₂+4CH₃OH→NaB(OCH₃)₄+2H₂O；