[发明专利]氢化镁制氢助剂的应用、氢化镁制氢混合试剂以及氢化镁制氢方法

说明书

本发明属于氢化镁制氢技术领域，具体涉及一种氢化镁制氢助剂的应用、氢化镁制氢混合试剂以及氢化镁制氢方法。本发明以氢化镁制氢助剂中的任意一种或多种的混合作为氢化镁制氢的助剂，其中：所述氢化镁制氢助剂为溶解焓小于零的物质。进一步的，所述氢化镁制氢助剂为溶解焓小于零的盐，或者，所述氢化镁制氢助剂为溶解焓小于零的碱金属氢氧化物。而重量百分比为0～20％的氢化镁制氢的助剂和MgH₂组成氢化镁制氢混合制剂。本发明所采用的方法工艺流程简单，成本低廉，启动时间短，氢气制备效率高，环保无污染，易于批量生产。

技术领域

本发明属于氢化镁制氢技术领域，具体涉及一种氢化镁制氢助剂的应用、氢化镁制氢混合试剂以及氢化镁制氢方法。

背景技术

随着燃料电池在车载及轻便电源领域的迅猛发展，作为燃料电池最佳燃料的氢源愈加受到重视并大力研发，其中，基于活性金属及其氢化物的水解制氢技术，近年来引起了国内外同行的广泛关注。

在众多的制氢储氢材料中，MgH₂具有高储氢密度、资源丰富、再生工艺成熟等优点被视为应用前景光明的水解制氢材料，可作为便捷式燃料电池提供氢源。氢化镁(MgH₂)在常温下可与水反应产生氢气，并放出大量的热能，其化学反应方程式如下。

MgH₂+2H₂O→Mg(OH)₂+2H₂,产氢6.4wt.％,ΔH＝-268kJ/mol(eq.1)

该反应是放热反应，理论上在没有催化剂的条件下，反应也能进行。实际上在反应的初始阶段，MgH₂能迅速发生水解，但是随着反应的进行，生成的难溶于水的产物Mg(OH)₂会形成钝化层包覆住未反应的MgH₂颗粒(图)，会严重破坏水解反应的持续性，致使反应速率和转化率不高。Lukashev认为MgH₂的水解反应分为两个部分，第一部分反应较迅速，其控制因素主要是MgH₂颗粒的晶粒尺寸和比表面积。在第二部分，由于Mg(OH)₂钝化层的形成阻碍了反应的继续进行，所以其控制环节主要是水通过钝化层的扩散率。

为了解决Mg(OH)₂钝化层的阻碍作用从而提高MgH₂水解制氢的制氢效率和反应速率，目前采用的主要方法有球磨原料、改变水溶液成分、贵金属或氢化物掺杂等方法。

球磨可以有效地细化MgH₂的颗粒，增加材料的表面积，同时在机械力的作用下，颗粒内部以产生大量缺陷的方式将机械能以化学能的形式储存起来，使球磨后镁基材料处于一种高能活性状态。Grosjean等研究球磨对MgH₂水解性能的改性发现，当球磨时间从0h增加至10h时，MgH₂的比表面积由原先的1.1先提高至12.2m²g^-1，之后又降至7.8m²g^-1，而水解测试结果也验证了材料的比表面积与水解性能存在着一定联系。在简单球磨的基础上长时间球磨获得纳米晶进一步提高改性效果。尽管球磨可以提升MgH₂的反应活性，但对于纯MgH₂而言，这种方法提高的转化率均不超过30％，改性幅度并不理想。

改变水溶液成分则多使用酸性溶液作为添加剂，而酸性溶液的加入会增加装置的复杂程度，且酸性物质在高温容易分解或者生成杂质气体，降低氢气的纯度。

采用贵金属作为催化剂会在一定程度上增加制氢成本，并且氢化物的不稳定性也容易造成混合体系具有较高的危险性，不易于保存、运输和使用。