[发明专利]制备硼氢化盐的方法

说明书

本发明涉及以低成本高效地生产四氢硼酸盐的方法。根据本发明的生产硼氢化金属盐的方法包括以下步骤：提供无水硼酸金属盐，并在基于镁或镁合金的金属材料存在下，在氢气气氛中，在足以产生硼氢化金属盐的温度和时间下研磨无水硼酸金属盐。在本发明的另外的实施例中，根据本发明的生产硼氢化金属盐的方法包括以下步骤：提供水合硼酸金属盐，并在惰性气体气氛中，在基于镁或镁合金的金属材料存在下，在足以产生硼氢化金属盐的温度和时间下研磨水合硼酸金属盐。在本发明的另外的实施例中，基于镁或镁合金的金属材料是二次镁材料，优选为2级、3级或6级二次镁材料。

技术领域

本发明涉及一种以低成本高效地生产硼氢化盐(borohydride salt)的方法。

背景技术

硼氢化盐，特别是四氢硼酸盐(tetrahydridoborate salt)，例如四氢硼酸钠或四氢硼酸锂，已用于各种行业，诸如制药、化学以及制浆和造纸行业。近来，四氢硼酸钠在燃料电池和电池应用中作为能源变得越来越重要。美国专利6,534,033公开了一种使用四氢硼酸钠作为进料来为氢燃料电池产生氢的方法。美国专利6,497,973公开了在电转换电池中使用四氢硼酸钠作为阳极的方法。美国专利申请2005/0175877公开了一种方法，其中四氢硼酸钠在金属-空气电池系统中用作阳极连续再生的还原剂。

在现有技术中，四氢硼酸钠是通过“Schlesinger方法”商业生产的，其包括以下步骤：将与甲醇反应的硼酸转化为三甲氧基硼酸酯(trimethoxy borate)(B(OCH₃)₃)；将与氢反应的金属钠转化为氢化钠；由氢化钠与三甲氧基硼酸酯反应生成硼氢化钠。在此工艺中，金属钠的成本是四氢硼酸钠生产总成本的主要因素。通过使用“Downs cell”，在约600℃至约800℃下操作，电解熔融氯化钠来商业制备钠。向氯化钠中添加氯化钙将混合物的熔点从氯化钠的熔点800℃降低至600℃。由于高的操作温度，该方法比较昂贵。

由于目前商业工艺中的能量效率低以及与该工艺相关的其他操作问题，已经研究了几种合成硼氢化物的替代途径。美国专利6,670,444公开了一种使用乙硼烷与小硬路易斯碱(例如甲醇钠和氢氧化钠)的歧化来合成硼氢化钠的方法。美国专利6,586,563公开了一种使用硼烷或乙硼烷与碱化合物(例如碳酸钠)反应以合成硼氢化钠的方法。美国专利6,524,542公开了一种生产卤化硼，然后将卤化硼转化为乙硼烷以用于合成硼氢化钠的方法。美国专利美国专利申请2007/0128509公开了一种利用钠-硫电化学池流动系统来生产钠来合成硼氢化钠的方法。美国专利7,247,286公开了一种由氢化铝钠与回收副产物来合成硼氢化钠的方法。

同样为了制备四氢硼酸锂，已经提出了许多不同的方法。原理上可以由这些元素直接形成四氢硼酸锂，但是它需要极端的反应条件(150atm。H₂压力，650℃)和非常昂贵的设备；另外，硼元素不是便宜的。美国专利7,288,236公开了一种通过氢化锂与三氟化硼反应制备四氢硼酸锂的方法，其中氢化锂与三氟化硼以LiH：BF₃的摩尔比＞4.1：1反应，该反应在醚溶剂中进行，其常压沸点至少为50℃，温度至少为10℃。