[发明专利]一种Al-BiCl3-LiBH4铝基复合制氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，具体是一种Al-BiCl₃-LiBH₄铝基复合制氢材料及其制备方法。

背景技术

铝基制氢材料具有能量密度大、便于储存、原料成本低廉、原料易获得、铝水反应产物环境友好，可循环使用等优点，在能源储备、移峰填谷、移动制氢等领域有着广泛的应用前景。但是铝与水反应的过程中会在表面形成一层致密氧化膜，阻碍反应的连续进行，因此如何破除铝表面的氧化膜成为铝水制氢技术的关键。

碱性溶液可以有效破除铝表面的氧化膜，但碱性溶液对发生设备的耐腐性有很高的要求，目前研究热点集中在中性条件下实现铝和水快速反应。

目前，解决铝水快速反应问题的常用方法是机械球磨法——通过将铝和添加剂球磨制备铝基复合材料。专利CN102992263A“一种Al-Bi-NaCl-碱金属或氢化物水解制氢用复合材料及其制备”是将铝粉、铋粉和氯化钠混合球磨，通过添加NaCl解决了Al-Bi球磨过程冷焊团聚现象，但降低了Al的含量；专利CN103879959A“一种高单位产氢量的铝基复合制氢材料及其制备方法”是将铝粉和LiBH₄混合球磨，通过添加LiBH₄提高了单位质量产氢量和产氢速率，但也大幅提升了复合材料的成本；专利CN103861645A“铝/水反应可控制氢催化剂及其制造方法”是将铝粉和氯化铋、氯化钠、氯化钾混合物以及金属钙粉、金属锌粉混合物混合球磨，有效地解决铝和水在中性条件下快速反应。这些方法解决了铝基复合材料在常温下与水快速反应的问题，并在产氢性能的单位质量产氢量、产氢率和产氢速率方面各有所长。但综合产氢性能还有提高空间，其生产成本也有下降空间。

本研究组近些年在铝水制氢方面也做了大量的工作。2014年，Tao Wu等人用机械球磨法制成80wt％Al-20wt％Li₃AlH₆材料(文献：Tao Wu,Fen Xu,Li-Xian Sun,Zhong Cao,Hai-Liang Chu,Yu-Jia Sun,Ling Wang,Pei-Hai Chen,Jiao Chen,Ying Pang,Yong-Jin Zou,Shu-Jun Qiu,Cui-Li Xiang,Huan-Zhi Zhang.Al–Li 3AlH6:A novel composite with high activity for hydrogen generation[J].International Journal of Hydrogen Energy,2014,:.)。产氢率可达92.8％，单位质量产氢量可达1513.1mL·g^-1·min^-1，最大产氢速率可达2737.6mL·g^-1·min^-1。但该材料存下以下问题：1、制备工艺复杂，目前Li₃AlH₆的生产尚未实现商业化，需要通过机械球磨LiH和LiAlH₄混合物制备。2、材料Al含量低于80％，氢化物添加量大，制备成本高。3、材料与水反应容易出现燃烧现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能、低成本的Al-BiCl₃-LiBH₄铝基复合制氢材料及其制备方法，通过添加BiCl₃，在保证产氢性能的条件下，有效减少了LiBH₄的添加量，降低了材料的成本，并提高铝基复合制氢材料的综合产氢性能。

实现本发明目的的技术方案是：

一种Al-BiCl₃-LiBH₄铝基复合制氢材料，由铝粉和添加物球磨而成，添加物由BiCl₃和LiBH₄混合而成；所述铝粉的质量百分比为50-95％，优选质量百分比为80-95﹪；所述添加物的质量百分比为5-50％，优选质量百分比为5-20％；所述BiCl₃在添加物中的质量百分比为5-95％，优选质量百分比为25-75﹪；所述LiBH₄在添加物中的质量百分比为5-95％，优选质量百分百为25-75％。

所述的铝粉为金属铝单质粉末，优选是微米级的铝粉。

所述的BiCl₃为无水氯化铋。