[发明专利]一种Al-InCl3-(Ni-Bi-B)铝基复合制氢材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种Al‑InCl₃‑(Ni‑Bi‑B)铝基复合制氢材料的制备方法，该材料由铝粉和添加物经机械球磨混合而成。添加物由为InCl₃和Ni‑Bi‑B合金；其中，Ni‑Bi‑B合金是由NiCl₂.6H₂O和BiCl₃溶解于溶剂后，加入NaBH₄，通过化学还原法制得。所述铝基复合制氢材料制备方法包括：1）Ni‑Bi‑B合金的制备与干燥；2）按比例分别称取铝粉、InCl₃和Ni‑Bi‑B加入球磨罐中，再按球料比，加入磨球，密封，罐中充入氩气保护；3）将球磨罐放入球磨机球磨，设定球磨转速,球磨时间；最后取出所制得的铝基复合材料。本发明具有以下优点：1、在中性溶液和室温的条件下，产氢量能达到1196.8mL/g，产氢率达到100%；2、成本低廉，工艺简单，是一种高效的制氢方法，且便于携带，能够随时制氢供氢，未来的发展及应用前景广阔。

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，具体是一种Al-InCl₃-(Ni-Bi-B)铝基复合制氢材料的制备方法及其应用。

背景技术

氢能是21世纪人类公认的最具发展前景的二次能源，与其他能源相比有如下优势：首先，它是一种优秀的能源载体，以氢气的形式被应用，既可以燃烧放热也可以用于燃料电池发电，还可作为化工原料，利用形式丰富多样；其次，氢能的能量密度高，具有比汽油等化石燃料高出三倍的燃烧热值，并且其使用后的终产物也是水，绿色环保；最后，地球上约覆盖了71%的水，氢元素存在范围广泛，因此氢能也是一种可再生能源。

铝水反应过程中只是消耗了水，无其他污染物产生，符合当今绿色化学的理念。Al和H₂O 反应是一个放热反应，理论上能自发进行反应完全。但是，铝表面有一层厚度约几个至十几个纳米的 Al₂O₃氧化层，抑制铝与水最开始的反应。进一步研究发现，金属Al表面通常由外至内有两种类型的氧化层，一种是在高温下形成的具有疏松结构的boehmite(勃姆体AlOOH)，分子载体；另一种是低温下易形成的bayerite(拜尔体Al(OH)₃)。所以，水解反应过程中还会生成Al(OH)₃沉淀薄膜，堆积在活泼铝的表面，阻隔了金属Al和H₂O分子的再次接触，最终让铝水反应难以持续下去。因此，铝基材料中的“破膜”一直被学术界普遍认为是铝水反应制氢技术的关键问题。

碱性溶液与金属Al反应产氢是比较简便的破除氧化层的制氢方法，但是作为一种强碱性溶液NaOH在使用过程中会对仪器设备进行腐蚀，以至于损坏仪器设备，因此这也阻碍了这种方法的发展前景。目前许多研究工作者都把精力集中在中性条件下实现铝水的快速反应。此方法有熔炼法，雾化制粉技术，溶盐电解法，放电等离子体烧结技术（SPS），切割铝块在铝水反应过程实现破膜方法，压片技术，超声技术，机械球磨法；目前解决这问题常用的方法是机械球磨法。

2014年Xu等人用机械球磨法磨备了78%Al-22%SnCl₂制氢材料（文献1：Xu, F.;Sun, L.; Lan, X.; Chu, H.; Sun, Y.; Zhou, H.; Li, F.; Yang, L.; Si, X.;Zhang, J.; Walter, S.; Gabelica, Z., Mechanism of fast hydrogen generationfrom pure water using Al–SnCl₂ and bi-doped Al–SnCl₂ composites. InternationalJournal of Hydrogen Energy 2014.），其单位质量产氢量592mL/g；添加Bi单质形成三元复合材料78%Al-17%SnCl₂-5%Bi，其单位质量产氢量1049mL/g，该材料存在以下问题：（1）材料Al的含量低于80%，添加物的量大，单位质量产氢量低；