[发明专利]一种无电加热快速启动储氢材料制氢方法及其装置

说明书

本发明涉及一种无电加热快速启动储氢材料制氢方法及其装置，其中方法包括如下步骤，以反应粉A与水或水溶液发生放热反应，放热反应产生的热使水或水溶液产生水蒸气，产生的水蒸气与反应粉B接触并启动储氢材料制氢反应；对应的装置包括中空壳体，壳体内设有一层隔离网，隔离网将壳体内部空间分隔成反应粉A存放室和反应粉B存放室，壳体上开设有出气口和进水口，出气口与反应粉B存放室连通，进水口通过进水分配管向反应粉A存放室及反应粉B存放室送水，壳体外设有与进水口连通的供水组件。优点为，该装置能够在无电加热状态下，通过其内反应粉A的放热反应使水转变为水蒸气并与反应粉B接触，促使制氢反应快速启动，装置简单，制氢效率高。

技术领域

本发明属于氢气燃料电池领域，涉及以粉状储氢材料制氢领域，具体涉及一种无电加热快速启动储氢材料制氢方法及其装置。

背景技术

氢能在自然界中含量丰富、燃烧热值高、燃烧后对环境无害、可再生，是替代传统化石能源的最优选择之一。与高压气态储氢和低温液态储氢相比，某些金属氢化物的储氢量可与液化储氢的储氢量相媲美，甚至于更高。在固态储氢模式中，氢主要是以各种化学键的形式与金属元素或化合物相结合，生成金属氢化物、化学氢化物、配位氢化物等。在固态储氢的运用中，氢气的重新释放需经历扩散、相变、化合等一系列的过程，且这些过程中的热效应和反应速度可以被安全有效的操控，因此，固态储氢被认为是一种更安全、高效的储氢方式。

在众多的活性金属及氢化物中，镁基材料——氢化镁(MgH₂)具有较高的储氢量(MgH₂ 7.6wt％)，其可与水反应产生氢气，且化学性能稳定，是一种应用前景极其光明的储氢材料。但是，当氢化镁与液态水接触时，在其表面会迅速形成一层致密氢氧化镁薄膜阻止氢化镁的继续反应，粒径为70μm的氢化镁与水在22℃的温度下反应100min，放氢率低于0.4％。

为了提高氢化镁水解，目前基本上都是通过使用颗粒更细的MgH₂、配制使用酸性溶液、应用贵金属、将某种金属盐加入水中或者直接与氢化镁混合、高能球磨、超声波、加热溶液等方法来促进其水解反应。

例如，研究结果显示柠檬酸在MgH₂水解过程中有很好的缓冲性能，能很好的促进其水解。但是为了完全阻止Mg(OH)₂层的产生，提高MgH₂水解反应率，需要加入柠檬酸的质量将会是MgH₂的五倍，

然而，在反应中添加金属氯化盐固然可以促进氢化镁的放氢，但是金属氯化盐的添加同时会催生出许多副反应，生成很多副产物，如生成氯气、氨气等气体，这些副产物会对燃料电池的其他部件产生腐蚀作用，造成不可逆转的损害，带来安全隐患，从而影响燃料电池的安全性能及使用寿命。

而应用贵金属作为催化剂促进MgH₂水解，或者将稀土元素合金化，将稀土元素转化为镁基合金，生产颗粒更细的MgH₂都将大大的增加MgH₂的合成成本。

此外，有人提出通过利用气-固反应来降低反应的放氢温度，其主要是将液态水通过加热后变成水蒸气，在使水蒸气与氢化镁发生反应产生氢气，再运用氢气进行燃料发电。此法虽氢化镁的水解放氢但是其需要额外的增加供电装置才能是液态水变为水蒸气，而这些加热器大多为高功率的装置，耗电量大，无法真正运用到燃料电池中。因此，如何在不增加额外加热器的前提下，产生水蒸气与氢化镁发生放氢反应，做到真正的无电加热启动成为该研究亟待解决的头等问题。

发明内容

本发明提供一种无电加热快速启动储氢材料制氢方法及其装置，旨在克服现有技术中以水蒸气启动氢化镁制氢时需要以消耗电能为代价获得水蒸汽的不足。