[发明专利]一种聚苯胺热解产物‑LiBH4储氢复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于材料领域，特别涉及一种储氢复合材料及其制备方法。

背景技术：

21世纪以来，由于燃料电池的迅猛发展，氢能源的开发和研究日趋重要。然而，氢气的安全储存和运输一直是氢能应用的一个限制因素。由于单位质量储氢密度及单位体积储氢密度大，轻金属配位氢化物储氢材料在车载储氢电池等方面受到特别关注，被认为是一种极具发展潜力的车载储氢材料。

在众多轻金属配位氢化物中，硼氢化锂(LiBH₄)的质量储氢密度高达18.5wt.％。但是，LiBH₄在高于400℃的温度下才开始放氢，即使温度高至600℃其放氢量也不足理论储氢量的50％。除此之外，LiBH₄的可逆吸氢条件极其苛刻，需要在600℃和35MPa的氢压下才能实现。因其高的热力学稳定性和缓慢的放氢动力学极大的限制了LiBH₄的应用。

研究表明，添加剂掺杂改性是改善LiBH₄储氢性能的一个有效方法。专利号200710038985.7的中国发明专利公开了一种经氧化物改性的硼氢化锂储氢材料及制备方法。该专利通过惰性气氛球磨的方法制备了LiBH₄和氧化物复合的储氢材料。所述的氧化物为TiO₂、Fe₂O₃、ZrO₂、V₂O₅、SiO₂、Al₂O₃、Al₂O₃-SiO₂或TiO₂-SiO₂中的一种。在氧化物的催化作用下，LiBH₄复合储氢材料的放氢性能得到一定程度改善。LiBH₄-Fe₂O₃(质量比1:1)复合材料其初始放氢温度降到150℃左右，放氢温度与LiBH₄相比明显降低。专利号201210245171.1的中国发明专利公开了一种LiBH₄/RGO高储氢量复合储氢材料及其制备方法。该发明在惰性气体保护下分别采用熔体渗透法和高速球磨法将LiBH₄均匀分散在石墨烯(RGO)的孔道中。该专利利用石墨烯均匀分散LiBH₄，从而显著降低了LiBH₄放氢温度。 虽然上述专利在改善LiBH₄放氢性能方面取得了一些效果，但是，在提高有关LiBH₄吸氢性能和可逆性等方面还不够满意。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种制备方法简单，能够明显改变和提高储氢材料吸氢性能和可逆性的聚苯胺热解产物-LiBH₄储氢复合材料及其制备方法。本发明主要是将一种聚苯胺热解产物作为新型添加剂，和LiBH₄进行球磨处理，制得一种新型储氢复合材料，这种储氢复合材料可以应用于有关燃料电池和其他氢的储存及运输等。

本发明的聚苯胺热解产物-LiBH₄储氢复合材料是一种由聚苯胺热解产物和LiBH₄储氢基体的混合材料，上述两种组分的质量比为1:2～5。

上述聚苯胺热解产物-LiBH₄储氢复合材料的制备方法如下：

(1)将聚苯胺放入1.0MPa高纯氢气(99.99％)气氛的真空管式炉中，再将真空管式炉以5℃/min的升温速率由室温升温至500℃，再恒温处理12h后，自然冷却至室温，即得聚苯胺热解产物。

(2)将上述制备好的聚苯胺热解产物与LiBH₄储氢基体均匀混合后置于球磨罐中，在氩气气氛保护下进行球磨处理，磨球材质为不锈钢，球料比为10～40:1，转速为200～500r/min，球磨15min，间歇15min，球磨时间为1～5h，待球磨结束后自然冷却至室温，在氩气保护下取出并进行密封包装，得到聚苯胺热解产物-LiBH₄储氢复合材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、聚苯胺热解产物作为添加剂，对LiBH₄具有高效催化和均匀分散双重作用，不仅可以显著改善储氢材料的初始脱氢温度和吸放氢速率，而且可以明显 提高储氢材料的可逆性。