CN101423189A - 一种将氢化锂活化制氢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用活化剂将氢化锂活化，以制备高纯度氢气的方法，该方法包括以下步骤：(1)物料混合：将低熔点金属或合金同氢化锂混合均匀，所述氢化锂含量为10－95wt.％(物料总重量)；(2)加热放氢：将步骤(1)中的混合物加热至70－700℃；反应气氛为氮气、氢气、氩气、氮－氢混合气或氩－氢混合气，或者为真空；其中：步骤(1)中所述低熔点金属为铋、锡、铅、铟、镉、锌、镁、钠、钾、铝、镁、锑等中的一种或多种的混合物，所述合金熔点为350℃或小于350℃。由本发明方法制备氢气，可以使不活泼的氢化锂在较低温度下分解释放出氢气，从而可以作为贮氢材料来使用，且产氢速度快，易于实现大规模贮氢。
Description
技术领域
本发明属于化学物质制备技术领域，具体涉及一种利用活化剂将氢化锂活化，以制备高纯度氢气的方法。
背景技术
传统能源中煤炭、石油、天然气具有不可再生性，并且在利用过程中会造成环境污染以及温室效应等问题，使人们面临能源与环境的双重挑战，因此开发新的和可再生能源成为关系国计民生的重要研究领域。
氢能是一种环境友好、储量丰富又可再生的理想能源，已经受到人们的普遍重视，美国、日本、欧盟和韩国等均将开发氢能，建立氢经济社会列入了国家长期能源战略。建立氢经济社会，涉及氢的制备、贮运、氢能的高效利用技术以及过渡到氢经济社会以后的影响等问题。传统工业制氢方法虽然存在能耗高和环境污染等方面的缺陷，但总地说来，技术上已经趋于成熟，成本也比较低。相比之下，贮氢技术目前还没有达到理想程度。例如，为实现燃油汽车向燃氢汽车的过渡，美国能源部订立的近期贮氢材料技术指标为必须达到6.5wt.％，传统的压缩氢气贮氢和液氢存贮技术均难以实现上述指标，因此，对贮氢材料的研究成为热点。
氢化锂(LiH)作为一种候选的金属氢化物贮氢材料，具有贮氢量大(12.59wt.％)，容易合成等优点，但是其热稳定性非常高，分解温度达到850℃，因而不能作为贮氢材料来使用。解决这个问题的一个思路是利用活化剂将氢化锂活化，使其在较低的温度分解，释放出氢气，从而作为贮氢材料使用。本发明正是基于该原理来实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种将氢化锂活化制氢的方法，该方法可以使氢化锂在较低的温度下分解释放出氢气。
为达到上述目的，本发明一种将氢化锂活化制氢的方法，该方法包括以下步骤：
(1)物料混合：将低熔点金属或合金同氢化锂混合均匀，所述氢化锂含量为10-95wt.％；
(2)加热放氢：将步骤(1)中的混合物加热至70-700℃；反应气氛为氮气、氢气、氩气、氮-氢混合气或氩-氢混合气，或者为真空。
在本发明一种将氢化锂活化制氢的方法中，步骤(1)涉及原料的预处理。该步骤所用的原料中，低熔点金属可以是铋、锡、铅、铟、镉、锌、镁、钠、钾、铝、镁、锑等中的一种或多种混合物，优选金属铋和金属锡；合金的选取原则为熔点不超过350℃，优选伍德合金。物料在处理前应除水，然后粉碎，粉碎粒度在1nm至5mm之间，优选0.1-1mm；金属也可以不经粉碎，而直接使用大块固体。步骤(1)中所用氢化锂可以是粉末状，也可以是块状物，该氢化锂可以同其他含氢化合物混合使用，含氢化合物包括铝基、镁基、硼基或氮基化合物，优选氢化镁；步骤(1)中可以加入添加剂也可以不用添加剂，添加剂选用硅、钠、钙、铝的氧化物或氟化物的一种或多种，优选二氧化硅；步骤(1)中可以使用催化剂，催化剂可以选用钛、铁、镍、钴或稀土元素的单质或化合物，优选钛、镍、钴的卤化物，也可以不选用催化剂，优选不使用催化剂。金属或合金与氢化锂的配比为氢化锂所占物料总重量的10-95wt.％，优选40-80wt.％。
在本发明的利用低熔点金属与氢化锂作用制备氢气的方法中，步骤(2)涉及金属与氢化锂反应而释放氢气的过程。反应过程的能量来源于外部热源或微波辐射。相关的反应方程式为
尽管不希望受任何理论的束缚，但发明人认为氢化锂分子可以看作由亲金属的锂和厌金属的氢组成。本发明方法中由于使用了低熔点金属或合金，在加热到金属或合金的熔点以上时，金属融化，氢化锂中的锂由于亲金属性而嵌入熔融的金属中去，氢则汇聚于熔融金属表面。由于锂在熔融金属中存在浓度梯度，所以会进一步向浓度低的金属内部扩散，引起Li-H键的断裂，放出氢气，形成锂合金。锂合金以粉末形式存在，并不断在金属表面脱落，露出新的金属表面。这一过程不断重复，氢气就会不断放出。
由本发明方法制备氢气，可以使不活泼的氢化锂在较低温度下分解释放出氢气，从而可以作为贮氢材料来使用，且产氢速度快，易于实现大规模贮氢。
附图说明
图1是本发明实施例1中原料混合物的热重曲线图
图2是本发明实施例1中释氢前混合物的XRD谱图
图3是本发明实施例1中释氢后的混合物的XRD谱图
图4是本发明实施例4中原料混合物的热重曲线图
具体实施方式
下面将通过参考实施例对本发明进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
将氢化锂和金属铋按照85：15重量比混合均匀，抽真空，以10℃/分钟的速率加热至380℃以上，氢化锂分解，放出氢气。
实施例2
将氢化锂和金属锡按照70：30重量比混合均匀，冷冻粉碎至粒度大于200目，在氮气保护下以10℃/分钟的速率加热至350℃以上，氢化锂分解放出氢气。
实施例3
将氢化锂和伍德合金按照75：25重量比混合均匀，在氮气保护下以30MPa压力将混合物压成块状。在氮气气氛下以10℃/分钟的速率加热至350℃以上，氢化锂分解，放出氢气。
实施例4
将氢化锂和金属铋按照85：15重量比混合均匀，在氮气保护下以30MPa压力将混合物压成块状。微波辐射20秒，氢化锂分解，放出氢气。
实施例5
将氢化锂和金属铋按照85：15重量比混合均匀，加入5wt.％的二氧化硅作为添加剂，在氮气保护下以30MPa压力将混合物压成块状。以10℃/min速度加热至350℃以上，氢化锂即分解，放出氢气。
实施例6
将氢化锂、氢化镁以及金属铋按照40：40：20重量比混合均匀，加入5wt.％的三氟化钛作为催化剂，在氮气保护下以30MPa压力将混合物压成块状。以10℃/min速度加热至380℃以上，即有氢气放出。
Claims (9)
1.一种将氢化锂活化制氢的方法，该方法包括以下步骤：
(1)物料混合：将低熔点金属或合金同氢化锂混合均匀，所述氢化锂含量为10-95wt.％；
(2)加热放氢：将步骤(1)中的混合物加热至70-700℃；反应气氛为氮气、氢气、氩气、氮-氢混合气或氩-氢混合气，或者为真空；
其中：
步骤(1)中所述低熔点金属为铋、锡、铅、铟、镉、锌、镁、钠、钾、铝、镁、锑等中的一种或多种的混合物，所述合金熔点为350℃或小于350℃。
2.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中所述氢化锂中加入其它含氢化合物，所述含氢化合物为氢化镁。
3.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中加入添加剂，所述添加剂为二氧化硅。
4.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中加入催化剂，所述催化剂为钛、镍、钴的卤化物的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中所述氢化锂含量为40-80wt.％。
6.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中物料压制成块状物。
7.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(1)中物料粉碎至粒度为1nm-5mm。
8.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(2)中将混合物加热至200-500℃。
9.如权利要求1所述的一种将氢化锂活化制氢的方法，其特征在于：步骤(2)中煅烧方式为采用外部热源或采用微波辐射。
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| CN112110426A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-22 | 浙江工业大学 | 一种利用机械球磨合成氨基锂钾的方法 |
| CN113716523A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-30 | 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 | 可见光在促进金属及其氢化物水解制氢中的应用 |
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2008
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