[发明专利]产氢燃料棒、其制备方法及基于产氢燃料棒的氢气发生器

说明书

本发明公开了一种产氢燃料棒、其制备方法及基于产氢燃料棒的氢气发生器，所述的产氢燃料棒由固体碱性金属硼氢化物、催化剂及亲水性多孔介质材料制备而成，所述的氢气发生器包括外壳、顶盖、底盖、气液分离器、液体导流板以及产氢燃料棒；该燃料棒及氢气反生器避免使用碱性金属硼氢化物溶液带来的问题，同时方便携带及更换，能量密度高。

技术领域

本发明属于储氢及制氢技术领域，涉及一种产氢燃料棒、其制备方法及基于产氢燃料棒的氢气发生器。

背景技术

制氢和储氢是燃料电池应用的关键技术，目前燃料电池发电系统一般采用压缩储氢或物理吸附储氢，一方面，上述两种方法均没有解决氢气来源问题，即制氢；其次，以上储氢方法目前的技术水平达到的质量储氢密度有限，均远远低于10w％。碱性金属硼氢化物是一种安全、环保的含氢化合物，其理论质量储氢密度高，如硼氢化钠的质量储氢密度达到10.8w％，具有很大的应用前景。

传统的碱性金属硼氢化物氢气释放一般是通过催化剂水解制氢技术，即将金属硼氢化物配置成一定比例的水溶液，将水溶液流过催化剂，在催化剂的作用下，碱性金属硼氢化物发生水解反应，生产氢气。该方法有很多缺点，首先，碱性金属硼氢化物水溶液储存需要在强碱性环境，否则碱性金属硼氢化物会快速水解，强碱溶液携带易泄露，存在安全隐患；其次，碱性金属硼氢化物溶液的浓度不能太高，故而其体系能量密度比较低，譬如常温下硼氢化钠的水溶液一般不能超过15％，因为硼氢化钠水解后生成偏硼酸钠，偏硼酸钠结晶水合物粘性高，粘稠流体很容易堵塞催化剂表面，造成催化剂催化效果下降，使得硼氢化钠不能完全反应；第三，随着制氢反应进行，催化剂性能逐渐下降并最终失效；第四，碱性金属硼氢化物水溶液本身有泄漏风险，所需存储空间较大且存在一定安全隐患。因此目前亟需一种新的高效制氢储氢技术助推氢能及其燃料电池发电系统的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种产氢燃料棒、其制备方法及基于产氢燃料棒的氢气发生器，该燃料棒及氢气反生器避免使用碱性金属硼氢化物溶液带来的问题，同时方便携带及更换，能量密度高。

为达到上述目的，本发明所述的产氢燃料棒由固体碱性金属硼氢化物、催化剂及亲水性多孔介质材料制备而成。

所述固体碱性金属硼氢化物为LiBH₄、NaBH₄、KBH₄、Ca(BH₄)₂或Mg(BH₄)₂。

所述催化剂为钴基催化剂、铑基催化剂、镍基催化剂或酸。

所述催化剂为Co-B粉体、Ni-Co催化剂、Ru/Ni泡沫催化剂、CoCl₂催化剂、苹果酸或柠檬酸。

所述亲水性多孔介质材料为淀粉系高吸水性材料、纤维素系高吸水性材料、天然产物系或人工合成系，其中，淀粉系高吸水性材料为淀粉酯接枝苯乙烯高吸水材料、支链淀粉酶制水凝胶、甲醛改性淀粉接枝丙稀腈共聚物、环氧氯丙烷改性淀粉接枝丙烯腈共聚物及缩水甘油醚交联淀粉接枝丙烯腈共聚物中的一种或几种按任意比例的混合物；

纤维素系高吸水性材料为天然纤维棉、天然纤维麻、天然纤维丝、天然纤维毛、羟乙基纤维素高吸水性材料、羧甲基纤维素高吸水性材料、纤维素黄原酸盐高吸水性材料、纤维素接枝共聚高吸水性材料、纤维素接枝丙烯腈高吸水性材料及纤维素接枝丙烯酸高吸水性材料中的一种或几种按任意比例混合的混合物；

天然产物系为硅藻土；

人工合成系为聚丙烯腈纤维或聚酰胺纤维。

本发明所述的产氢燃料棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：