CN1918068A

CN1918068A - 氢储存和输送的方法和装置

Info

Publication number: CN1918068A
Application number: CN 200480040988
Authority: CN
Inventors: B·D·拉特纳; E·D·内米
Original assignee: Asemblon Inc
Current assignee: Asemblon Inc
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2007-02-21
Also published as: ZA200605195B

Abstract

涉及氢产生的方法、装置和组合件。***(50)包括具有产生用于产生能量的氢的装置(52)的车辆(54)、服务站(58)和运输工具(60)。将氢产生化合物(62)(例如有机硫醇)从服务站(59)转移到位于车辆(54)内部的装置(52)的储罐(64)上。在需要时，使化合物(62)与金属基材(66)反应产生氢气和用过的化合物和/或结合到金属基材(66)的R－X化合物(例如有机硫醇盐)。氢气可被输送到氢消耗装置(56)用于产生车辆(54)操作时所用的能量。通过从能源施加能量可从金属基材(66)分离结合到金属基材(66)的R－X化合物产生用过的化合物(68)(例如二聚物R－X－X－R)。用过的化合物(68)可被储存在储罐(70)中并通过运输工具(60)运输到服务站(58)进行再生。

Description

氢储存和输送的方法和装置

相关申请交叉参考

本申请按照35U.S.C§119(e)要求2003年11月26日提交的美国序列号60/525422的优先权权益，本文引入其全部内容作为参考。

发明背景

发明领域

本发明一般涉及氢储存、产生和产生能量的应用，更具体地涉及由可再用氢产生化合物产生氢的方法和将用过的化合物再生成适于氢产生的形式的方法，以及产生氢的装置和组合件。

背景信息

“氢经济”为其中大部分能量产生通过使用氢作为燃料发生的经济。基于氢燃料的经济特别有吸引力和合乎需要，因为其预示着丰富和环境清洁的能源。例如，燃料电池技术继续发展，并提供了以有效的方式将氢和氧(例如空气)转化成能量如电能而只释放水的可能性。但是，转变为基于更多氢燃料的***需要从世界范围的石油化学生产和输送基础设施转变和转化到基于氢燃料的***。

氢储存和生产源正不断被发现，技术也在进步，生产氢燃料的成本不断下降。但是，这些技术进步的有效利用和到基于更多氢燃料的***的转变受到目前可用的氢储存和生产源严重限制。目前的技术严重缺乏例如储存和输送氢到需要氢消耗的位置的有效和实用手段。

目前可用的储存和输送氢燃料的方法包括例如压缩氢、液化氢、物理金属氢化物储存、化学氢化物储存、纳米管储存和其它一些。压缩和液化储存主要受能量密集且因此昂贵的压缩氢所需的方法以及储存压缩/液化氢所需的笨重槽的限制，当在移动车辆或汽车上时，这可能存在严重的***危险。氢化物储存有前途，但目前的方法极其昂贵，并对于在车辆上的实际应用来说太笨重。例如，估计容纳小于2克氢的小金属氢化物容器重230克。因此，储存8升或2美国加仑的汽油的等价物时将需要重达200千克或440磅的氢化物储存器，这使这类氢储存不实用，例如对于汽车应用(参见例如Bossel等人，2003年4月报告：“The Future of the Hydrogen Economy：Bright or Bleak？”)。

不幸地是，还没有发现廉价但有效和轻质且在氢动力车辆上实用的装置和方法。因此，存在对用于轻质和有效氢储存的方法和装置的需要，它们适用于在氢动力车辆上在需要时产生氢来产生能量。

发明概述

本发明部分上基于这种发现，即特定化合物适用于化学储存氢，并可在需要时用于产生数量足以用于产生能量的氢。本发明还描述了将用过的化合物再生成适合于氢产生的富氢形式，并按照描述的方法再用于氢产生。

因此，本发明涉及使用产生的氢产生能量的方法，是通过使能产生氢并具有式R-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气；和利用氢气产生能量。表示为R的化学基团包括例如选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分。另外，X可包括硫、氧、硒或氢。适于与液体化合物反应产生氢的金属基材可包括例如金、银、铂、铜和汞，以及被处理除去表面氧化物涂层的金属。金属基材可包括纯金属基材以及金属的混合物，如金属合金和涂有金属的聚合物。该方法还包括利用氢气产生能量。氢气的利用可包括例如在燃烧发动机、燃料电池或任何其它氢消耗装置中消耗氢气。

本发明还涉及储存和产生用于产生能量的氢的方法。在一种实施方案中，通过使能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物与金属基材反应来产生氢气和结合到金属基材的R₁-X和利用氢气来实现储存和产生氢的方法。基团R₁包括例如选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分。另外，X可包括硫、氧或硒。适于与液体化合物反应产生氢的金属基材可包括例如金、银、铂、铜和汞，以及被处理除去表面氧化物涂层的金属。金属基材可包括纯金属基材以及金属的混合物，如金属合金。收集氢气可包括例如在装置如燃烧发动机或燃料电池中消耗氢气。

方法还可包括从金属基材分离R₁-X产生用过的化合物。用过的化合物可包括例如二聚物，如具有式R₁-X-X-R₁的化合物。从金属基材分离R₁-X化合物的各种方法都适合于本发明的方法，包括通过施加能源到结合的R₁-X化合物上。分离R₁-X化合物可包括例如加热结合到金属基材上的R₁-X化合物和/或使结合到金属基材上的R₁-X化合物接触紫外(UV)光，以及使化合物接触电流。

本发明还部分上基于再生用于产生氢的用过的化合物(例如二聚物)的氢产生容量的能力。因此，在一种实施方案中，储存和产生氢的方法还包括使用过的化合物与氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此将用过的化合物再生成适合于氢产生的形式(例如从用过的化合物再生能产生氢的化合物)。由用过的化合物再生氢产生化合物的各种方法在本发明的方法中都是有用的，包括例如使用过的化合物与氢通过催化氢化过程反应。产生用于产生能量的氢的步骤和再生用过的化合物的步骤可在相同位置或靠近位置处发生。或者，氢产生步骤和用过的化合物再生步骤可在不同的位置处进行。例如，氢产生步骤可发生在汽车中，而用过的化合物再生步骤可发生在汽车外或与汽车分开，包括例如在从汽车除去用过的化合物后。在氢产生发生在固定单元如建筑物(例如住宅、商店、居所等)时，再生也可发生在建筑处，如在建筑内并靠近建筑内氢产生位置的位置处，或可发生在与建筑不同的位置处。

根据本发明的方法，还可通过氢产生化合物的烃部分的脱氢产生氢，其中在使化合物与金属基材反应时发生脱氢。因此，在本发明的另一实施方案中，通过使能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气和用过的化合物来完成储存和产生用于产生能量的氢的方法。用过的化合物可包括：例如具有式R₂-XH，其中R₂相对于R₁被脱氢；R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或它们的组合的化合物。根据本发明的这种实施方案，R₁、R₂和R₃中的每一个都为独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分。另外，X选自硫、氧、硒和氢。与上面类似，适于本发明方法的金属基材包括例如金、银、铂、铜和汞，以及被处理除去表面氧化物涂层的金属，并可包括例如纯金属基材以及金属的混合物，如金属合金。

根据本发明的方法，能产生氢的液体化合物适于再使用，因为用过的化合物能被再生成适于氢产生的形式。因而，本方法还包括使用过的化合物与氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。产生氢和再生用过的化合物的步骤可发生在例如靠近的位置处(例如在同一装置内)或在不同的位置处。

本发明还涉及产生用于产生能量的氢的装置。在一种实施方案中，装置包括适于容纳能产生氢并具有式R-XH的液体化合物的储罐，其中R为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；X选自硫、氧和硒。装置还包括适于与液体化合物反应产生结合到金属基材上的R-X化合物和氢气的金属基材。

装置另外可包括能从金属基材分离R-X化合物产生用过的化合物的能源。用过的化合物可包括例如二聚物，如具有式R-X-X-R的化合物。能源可包括例如热源或UV光源。

在本发明的另一实施方案中，产生用于产生能量的氢的装置包括适于容纳能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物的储罐；和适于与液体化合物反应产生氢气和用过的化合物的金属基材。用过的化合物可包括例如具有式R₂-XH的化合物，其中R₂相对于R₁被脱氢；R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或它们的组合。R₁、R₂和R₃中的每一个都包括独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分。另外，X选自硫、氧、硒和氢。

适用于本发明装置的金属基材包括例如金、银、铂、铜、汞和被处理除去表面氧化物涂层的金属。金属基材可包括纯金属基材以及金属混合物或合金。金属基材还可包括各种金属形式，包括纳米孔金属，如纳米孔金。在一种实施方案中，化合物可包括例如有机硫醇化合物。

本发明的装置还可包括用于储存用过的化合物的储罐。在一种实施方案中，用于储存用过的化合物的储罐适于从装置中除去用过的化合物。装置可另外包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生氢产生化合物。本发明的装置能利用氢气产生能量。利用氢气产生能量可包括例如在氢消耗装置中如氢燃烧发动机或燃料电池中消耗氢气。因而，本发明另外涉及具有氢消耗装置和本发明的产生氢的装置的汽车。

本发明还涉及由用过的化合物再生氢产生化合物的方法。这种方法包括从产生用于产生能量的氢的装置中接受用过的化合物，和使用过的化合物与氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生氢产生化合物。

本发明还涉及产生和利用氢的组合件。在一种实施方案中，本发明的组合件包括用于产生氢的第一单元和用于利用氢产生能量的第二单元，其中第二单元适于接受来自第一单元的氢。第一单元包括适于容纳能产生氢并具有式R-XH的液体化合物的储罐，其中R为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；和X选自硫、氧和硒。第一单元还包括适于与液体化合物反应产生结合到金属基材的R-X化合物和氢气的金属基材。第二单元可包括例如氢消耗装置，如氢燃烧发动机或燃料电池。在一种实施方案中，本发明的组合件可被包含在汽车内。

本发明的组合件另外可包括能从金属基材分离R-X产生用过的化合物(例如具有式R-X-X-R的二聚物)的能源。能源可包括例如热源或UV光源。

在本发明的另一实施方案中，组合件包括用于产生氢的第一单元和用于利用氢产生能量的第二单元，其中第二单元适于接受来自第一单元的氢。第一单元包括适于容纳能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物的储罐；和适于与液体化合物反应产生氢气和用过的化合物的金属基材。用过的化合物可包括例如具有式R₂-XH的化合物，其中R₂相对于R₁被脱氢；R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或它们的组合。R₁、R₂和R₃中的每一个都包括独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分。另外，X选自硫、氧、硒和氢。第二单元可包括例如氢消耗装置，如氢燃烧发动机或燃料电池。

适用于本发明的组合件的金属基材包括例如金、银、铂、铜、汞和被处理除去表面氧化物涂层的金属。金属基材可包括纯金属基材以及金属合金。反应性金属基材还可包括各种金属形式，包括纳米孔金属，如纳米孔金。在一种实施方案中，氢产生化合物可包括例如有机硫醇化合物。

组合件还可包括用于储存用过的化合物的储罐。在一种实施方案中，用于储存用过的化合物的储罐适于从装置中移出用过的化合物。组合件可另外包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生氢产生化合物。

附图简述

图1显示了根据本发明实施方案的氢产生和由用过的化合物再生氢产生化合物的流程图。

图2图示了使用根据本发明实施方案的装置的氢产生和再生***。

图3图示了根据本发明实施方案的***和装置。

图4图示了根据本发明适合于使用的化合物的例子。

图5进一步图示了根据本发明适合于使用的示例性化合物。

发明详述

本发明来自于某些氢产生化合物用于化学储氢和在需要时为了产生能量产生氢的发现。根据本发明，氢产生化合物可与金属基材反应产生氢气。化合物可为液体形式，并可例如按照汽车燃料使用和分发的常规方式(例如加油站、燃料输送卡车、管道等)使用和分发。根据本发明，用过的化合物可被通过用过的化合物的氢化来再加工和再生产生能产生氢并适合于进一步用于氢产生的化合物。因此，本发明还描述了由用过的化合物再生适合于氢产生的富氢形式(例如氢产生化合物)，和根据所述方法在氢产生中再使用再生的化合物。

参考图1，显示了根据本发明一种实施方案的氢产生和由用过的化合物再生氢产生化合物的流程图10。用于能量产生的氢产生以步骤12中提供氢产生化合物开始。本发明的氢产生化合物具有式R-XH，其中R为有机部分，X包括硫、氧、硒或氢。化合物在步骤14中与金属基材反应产生氢。除了产生氢气外，化合物与金属基材的反应还产生用过的化合物和/或结合到金属基材上的R-X化合物。氢气可被收集16，例如用于在步骤18中产生能量。在氢产生化合物在步骤14中与金属基材反应后，可在步骤20中从金属基材分离任何结合到金属基材的化合物。结合到金属基材上的R-X化合物在步骤20中的分离可通过从能源22输入能量来完成。在步骤20中，由能量22的输入和结合的R-X化合物从金属基材的分离产生分离的用过的化合物(例如具有式R-X-X-R的二聚物)。例如，用过的化合物可被收集并再生(例如氢化)成适合于氢气产生的形式。用过的化合物再生成适合于氢产生的形式通过在步骤24中使用过的化合物与氢反应产生具有式R-XH的化合物来完成，借此由用过的化合物再生氢产生化合物。用于由用过的化合物再生氢产生化合物的氢26可通过任何氢产生手段来得到，包括例如常规生产方法。

因此，本发明涉及通过利用根据所述方法产生的氢来产生能量。在一种实施方案中，通过使能产生氢的液体化合物如具有式R-XH的化合物与金属基材反应产生氢气和用过的化合物和/或结合到基材上的R-X化合物来实现产生能量的方法。通过上述方法产生的氢气可被进一步用于产生能量，包括例如在氢消耗装置如燃烧发动机或燃料电池中使用。

本发明部分上基于这种发现，即在自组装单层(SAM)领域中常用的化合物能有效地与金属基材反应产生相当大数量的氢气，而且作为反应副产物产生的化合物(例如用过的化合物)可进一步与氢反应并被氢化，借此使用过的化合物再生成适合于氢产生的形式。令人惊奇的是，在形成SAM中常用的化合物也能有效地产生数量足以用于产生能量的氢，包括例如在燃料电池或氢燃烧发动机中(实施例1-2)。

化合物如有机硫醇化合物因它们自发与特定金属基材反应形成结合到金属表面的有机硫醇盐化合物的能力而在SAM领域中为人熟知。SAM通常被描述为有组织的紧密组合分子的集合。由例如通过有机分子在金属表面(例如金)上的化学吸附形成的自组装单层为特征鲜明的合成有机单层。参见Ulman，An Introduction to Ultrathin OrganicFilms：From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly，Academic Press，SanDiego，1991；Dubois等人，Annu.Rev.Phys.Chem.43：437(1992)。当使有机硫醇化合物与金属基材接触时，由于硫在金属基材织构化表面上的化学吸附，这些单层自发形成。分子在金属基材的表面上自组织成相称的晶格。参见Porter，J.Am.Chem.Soc.，109：3559(1987)；Camillone III等人，Chem.Phys.，98：3503(1993)；Fenter等人，Science，266：1216(1994)；20；Chidsey等人，Langmuir，6：682(1990)；Sun等人，Thin Solid Films，242：106(1994)。除了在金属表面上形成单层外，上述参考反应产生大量氢气作为副产物。

本文使用的术语“氢产生化合物”是指具有式R-XH并能在与金属基材反应时产生氢气的化合物。在一种实施方案中，X表示在与反应性金属基材接触时能释放氢并结合到金属基材上的反应性部分。硫为当与反应性金属基材(参见上文)接触时具有众所周知的反应性性质的反应性部分。除了硫醇化合物(例如包含硫作为反应性部分的化合物)外，具有氧和硒的化合物也是有用的，因为氧、硒和硫在周期表中的同一族，并具有类似的反应性性质。因而，氢产生化合物中存在的并适用于本发明的反应性部分包括例如硫、氧和硒。因此，在一种实施方案中，氢产生化合物为“有机硫醇”，或具有硫作为反应性部分以及本文定义的任何有机部分(“R”)的化合物(参见例如实施例1)。

在本发明的另一实施方案中，在使氢产生化合物与金属基材反应时，可通过氢产生化合物烃部分的脱氢产生氢。因此，氢产生化合物还可包括烃(例如其中X为氢)(参见下文；实施例2)。

氢产生化合物还包括有机部分(“R”)。氢产生化合物中存在的并适用于本发明的有机部分一般包括烃，并可包括能在处理(例如运输、转移、反应等)过程中保持化合物的所需相态和基本不会干扰化合物与反应性金属基材的反应的任何有机部分。合适的R基团包括但不限于烷基、杂烷基、低级烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合。R基团可为取代的或未取代的，并可包含一个或多个杂原子。

本文使用的术语“烷基”是指具有1至约12个碳原子的一价直链或支链烃基，包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正己基等。例如，通过结合烷基与氢原子，可得到链烷。

本文使用的术语“杂烷基”是指包含至少一个杂原子的烷基。本文使用的术语“杂原子”是指N、O、S等。

本文使用的“取代烷基”是指还带有一个或多个取代基的烷基，其中取代基选自羟基、烷氧基、巯基、环烷基、取代环烷基、杂环基、取代杂环基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、芳氧基、取代芳氧基、卤素、氰基、硝基、氨基、酰氨基、-C(O)H、酰基、氧酰基、羧基、硫酰基、磺酰胺基、磺酰基等。

本文使用的“低级烷基”是指具有1至约6个碳原子的烷基。

本文使用的“链烯基”是指具有1个或多个碳-碳双键并具有约2至12个碳原子的直链或支链烃基，“取代链烯基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的链烯基。

本文使用的“炔基”是指具有至少一个碳-碳三键并具有约2至12个碳原子的直链或支链烃基，“取代炔基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的炔基。

本文使用的“芳基”是指具有6至14个碳原子的芳香基，“取代芳基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的芳基。

本文使用的“杂芳基”是指包含一个或多个杂原子(例如N、O、S等)作为环结构一部分并具有3至14个碳原子的芳香环，“取代杂芳基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的杂芳基。

本文使用的“烷氧基”是指部分-O-烷基，其中烷基如上文所定义，“取代烷氧基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的烷氧基。

本文使用的“环烷基”是指包含约3至8个碳原子的含环烷基，“取代环烷基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的环烷基。

本文使用的“杂环基”，在不涉及芳香环使用时，是指包含一个或多个杂原子(例如N、O、S等)作为环结构一部分并具有3至14个碳原子的环(即含环)基，“取代杂环基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的杂环基。

本文使用的“烷基芳基”是指烷基取代的芳基，“取代烷基芳基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的烷基芳基。

本文使用的“芳烷基”是指芳基取代的烷基，“取代芳烷基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的芳烷基。

本文使用的“芳烯基”是指芳基取代的链烯基，“取代芳烯基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的芳烯基。

本文使用的“芳炔基”是指芳基取代的炔基，“取代芳炔基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的芳炔基。

本文使用的“亚芳基”是指具有6至14个碳原子的二价芳基，“取代亚芳基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的亚芳基。

本文使用的“氧亚芳基”是指部分“O-亚芳基”，其中亚芳基如上面所定义，“取代氧亚芳基”是指还带有一个或多个上面所列的取代基的氧亚芳基。

提供了适用于本发明的氢产生化合物的各种例子，并且不打算限制于任何特定大小的烃。例如，氢产生化合物可包括具有较大烃基如6个或以上碳的分子(例如C₆-C₁₂、C₁₂-C₂₀或大于20个碳原子)、具有较小烃的分子(例如少于6个碳原子)。例子包括甲硫醇(CH₃SH)，和具有式CH₃(CH₂)_nSH的有机硫醇，其中n＝小于6(例如2、3、4或5)。例子还包括具有多个硫醇基的有机硫醇。具有多个硫醇基的化合物每个分子中一般少于4个硫醇基(例如2或3个)。具有高-XH基(例如硫醇)比例的分子通过-X-X-键形成聚合物，它的低粘度会降低用于本发明的化合物的有效性。具有多个-XH基的化合物的例子包括HS-(CH₂)_n-SH，其中n＝小于6(例如2-3)，以及杂原子化合物如二硫苏糖醇。适用于本发明的化合物的其它例子包括HO-CH₂-CH₂-SH、硫代苯(thiobenzene)和苯硫酚。适用于本发明的化合物的更多例子列在图4和5中。

在一种实施方案中，本发明的氢产生化合物在室温下以液体形式存在。室温下的这种液态是有用的，例如在需要利用当前的汽车燃料分配方法(例如气泵)时。因而，在本发明中有用的氢产生化合物一般在室温下为液相，并具有约20℃-约200℃的沸点范围。

下面就使有机硫醇与金基材反应产生氢气和结合到金基材上的有机硫醇盐来举例说明使氢产生化合物与反应性金属基材反应的步骤，如下：

例子：

用于本发明的反应性金属基材包括包含金属并能与氢产生化合物反应提供用过的化合物或结合到基材上的化合物的任何基材，与未反应的氢产生化合物相比，用过的化合物或结合到基材上的化合物被脱氢。合适的反应性金属基材可包括例如金、银、铂、铜和汞。金属基材还可包括例如被处理除去表面氧化物涂层的金属，由此增强当与本文所述的氢产生化合物接触时金属基材的反应能力。有用的金属基材不限制于特定的尺寸和尺寸范围。对于给定的应用，适宜金属基材尺寸的选择对本领域那些技术人员是显而易见的。本发明中使用的反应性金属基材在形式方面没有限制，并可包括例如薄膜、片、箔、线、晶片、管、纤维、棒、球和它们的任意组合或复合形式。反应性金属基材还可为被设计增加或最大化金属基材表面积的形式。具有增加表面积的反应性金属基材可包括例如纳米孔金属的各种形式(例如纳米孔金)，如美国专利号6805972中所描述的，本文引入其作为参考(还参见美国专利号4977038)。

在本发明的一种实施方案中，其中使氢产生化合物反应产生氢气和结合到基材上的化合物，本发明还包括从金属基材上分离结合的化合物(例如有机硫醇盐化合物)产生非结合的用过的化合物。本文使用的术语“用过的化合物”是指已与金属基材反应产生氢并和与金属基材反应前的氢产生化合物相比被脱氢的非结合化合物。因此用过的化合物可包括已与金属基材反应并进一步从金属基材分离的化合物。在一些实施方案中，在无分离步骤时产生用过的化合物(见下文)。用过的化合物可包括例如具有式R-X-X-R的二聚物，通过从金属基材分离结合的R-X产生。在一种实施方案中，用过的化合物包括由从金属基材分离的多种(例如至少二种)R-X化合物的组合形成的聚合物。

就从金基材分离有机硫醇盐化合物形成二硫化物分子来举例说明从金属基材分离R-X化合物并借此产生用过的化合物的方法，如下：

例子：

但是，应认识到，通过分离步骤产生的化合物可包括除从金属基材分离的多种“-X-R”化合物的组合(例如聚合物)外的化合物。在一些情况下，例如，在初始氢产生化合物包括多个反应性部分(例如HS(CH₂)_nSH)时，可通过连接单一化合物内两个反应性部分形成用过的化合物，如下面所示：

从金属基材分离R-X化合物的各种方法都适用于本发明的方法，包括例如通过施加能源。在一个例子中，通过施加热从金属基材分离R-X化合物。例如可在大于80℃的热下从金属基材分离R-X化合物。施加的热可包括例如施加约50-100℃、如60-80℃、和更尤其是约70℃的热源。其它方法可包括施加紫外(UV)光，或施加电流。根据本发明的结合的化合物和金属基材系列之间的表面相互作用一般为从约10kJ/mol-约50kJ/mol。硫醇盐-金相互作用例如具有约35kJ/mol的相互作用能。因此，必须施加超过35kJ的能量到表面上以释放/分离结合的化合物。分离结合到金属基材上的化合物所需要具体能量数量将部分取决于化合物和正使用的金属的组合，并能容易地由技术人员确定。对于分离金属基材结合的R-X化合物的更多讨论，如温度驱动的有机硫醇盐化合物从金属基材的释放，参见例如Walczak等人，Langmuir1991，7，2687-2693；Bondzie等人，Surface Science 431(1999)174-185；Rowe等人，Langmuir 1991，7，2307-2312；Ross等人，Langmuir 1993，9，632-636；Huang等人，1993，J.Am.Chem.Soc.115，3342-3343；本文全部引入它们作为参考。

本发明还包括从用过的化合物再生氢产生化合物。从用过的化合物再生氢产生化合物包括例如使用过的化合物与氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生氢产生化合物。可以化学还原用过的化合物如二聚物的各种方法在本领域中是已知的。例如，在二聚物为二硫化物时，可用氢还原二硫化物形成硫醇，借此再生富氢硫醇。例如，通过催化氢化(例如与铑羰基催化剂反应)可使二硫化物与氢反应形成硫醇。例如，催化氢化有机硫醇的各种方法对本领域那些技术人员是显而易见的(参见例如美国专利号4767884；Bondzie等人，Surface Science 431(1999)174-185)。用于再生用过的化合物的氢可通过本领域中已知的任何方法产生(例如水的电离、烃的重整、高压储存等)。例如，在氢动力车辆上实施本发明的装置和方法时，使用过的化合物再生成适于氢产生的形式可在与氢产生分开的位置处进行，如在车辆“下”，此时现有方法的限制如高温和高压(例如重整)就不太重要。

下面举例说明由用过的化合物再生氢产生化合物。例如，可用氢还原二聚物二硫化物成硫醇来再生富氢硫醇。例如，可通过催化氢化将二硫化物转化成硫醇，如下面图示的两个反应中例示：

根据本发明的方法，还可通过使氢产生化合物的烃部分进行脱氢来产生氢，其中当使化合物与金属基材反应时发生脱氢。因此，在本发明的另一实施方案中，储存和产生用于产生能量的氢的方法包括使能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气和用过的化合物。用过的化合物可包括例如具有式R₂-XH的化合物，其中R₂相对于R₁被脱氢；R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或它们的组合。合适的R基如上文所定义。

根据本发明，尽管通过氢产生化合物的烃部分的脱氢产生氢的结果是催化脱氢，但原理与催化氢化相同。差别在于通过烃脱氢产生氢的这种方法的氢源可能为包含氢的任何有机分子。在正常催化氢化中，催化剂表面均裂地打破氢分子之间的键(H-H 436kJ/mol)并且催化剂与氢形成新键。由于这些新键缺乏稳定性，因此部分氢原子作为氢气离开表面。根据目前的氢产生方法，氢产生化合物的烃部分(例如上面定义的R)为氢源。这种烃部分通入催化剂，催化剂表面从烃部分提取氢并如以前一样与它形成键。检查烃部分的部分键能(例如CH₃-H440kJ/mol；CH₃CH₂-H 421kJ/mol；CH₃CH₂CH₂-H 423kJ/mol；CH₂＝CH₂CH₂-H 375kJ/mol；(CH₃)₃C-H 359kJ/mol；CH₂＝CH-H 465kJ/mol；RS-H 367kJ/mol)并比较它们的键能与氢的键能(H-H 436kJ/mol)，表明这些分子中的任何一个都能失去氢原子到催化剂上。但是，对于失去氢后能产生较稳定分子的那些更容易(例如丙烯和2-甲基丙烷)。在一个例子中，可选择环己基部分，因为它能失去3摩尔的氢形成非常稳定的芳香结构。转换芳基成环己基部分是已知的方法(参见例如美国专利号5189233；和Makal等人，CatalyticHydrogenation of Benzene to Cyclohexane in Gas Phase，Pol.(1989)PL 146758)。另外，由于方法的第一个步骤由均裂启动，因此在理论上，可产生稳定基团的任何原子都适合于上述反应。烃分子对于氢产生也是有效的(图5)。

适合于通过烃部分脱氢储存和产生氢的示例性化合物包括例如丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、环己硫醇和1，4-环己二硫醇。适合于通过烃部分脱氢产生氢的化合物的其它例子包括图4和5中所示的以下化合物。

根据本发明，使用化合物1，4-环己二硫醇和金来举例说明通过氢化氢产生化合物的烃部分来产生氢。如下面所示，当1，4-环己二硫醇接触金表面时，氢立即被释放，1，4-环己二硫醇被转化成用过的化合物二硫代对苯醌和/或1，4-苯二硫醇加上氢。

实施例：

例如，通过本领域中已知的用于分离氢和液体的各种方法中的任何一种来分离用过的化合物二硫代对苯醌和/或1，4-苯二硫醇与氢，如利用它们沸点上大的差异或通过膜分离方法。

通过脱氢反应产生的用过的化合物能被再氢化，借此使用过的化合物再生成适合于在氢产生中再使用的形式。根据下面的例子，二硫代对苯醌和1，4-苯二硫醇可被化学还原成1，4-环己二硫醇。在这种过程中，分子被再氢化或“再充”氢，并可再次用于产生用于例如产生能量的氢。可化学还原用过的化合物如二硫代对苯醌和1，4-苯二硫醇分子的烃部分的各种方法在本领域中是已知的，并包括例如催化氢化。对于烃氢化如催化氢化的更多讨论，参见例如Botaiux等人，“NewestHydrogenation Catalysts”，Hydrocarb.Process，1985年3月，51-59页；和美国专利号6794552；本文全部引入它们作为参考。

产生用于产生能量的氢的步骤和由用过的化合物再生氢产生化合物的步骤可在相同位置或靠近位置处发生。或者，氢产生步骤和用过的化合物再生步骤可在不同的位置处发生。例如，氢产生步骤可发生在汽车中或汽车上，而用过的化合物再生步骤可发生在汽车下或与汽车分开，包括例如在从汽车移出用过的化合物后。在一个例子中，用过的化合物的再生可发生在服务站，类似于目前正使用的服务站(例如加油站、卡车加油站等)。在氢产生发生在固定单元如建筑(例如住宅、商店、居所等)时，再生也可发生在建筑处，如在建筑内并靠近建筑内氢产生位置的位置处，或可发生在与建筑不同的位置处。

本发明还涉及产生用于产生能量的氢的装置。本发明的装置包括适于容纳具有式R-XH的氢产生化合物的储罐，其中R为有机部分和X为选自硫、氧和硒的反应性部分。装置还包括适于与氢产生化合物反应产生氢气和用过的化合物和/或结合到金属基材上的R-X化合物的金属基材。

在氢产生化合物与金属基材反应产生结合到金属基材的化合物的实施方案中，装置可另外包括能从金属基材分离结合的化合物产生非结合的用过的化合物(例如具有式R-X-X-R的二聚物)的能源。能源可包括例如热源或UV光源。例如，在装置存在于汽车上时，热源可包括由氢消耗装置如氢燃烧发动机得到的热。在另一实施方案中，金属基材可适于从装置卸下。在这种实施方案中，包括金属基材和结合的化合物的复合体可从装置中卸下，并暴露于来自能源的能量，以便从金属基材分离结合的化合物。

装置还可包括用于储存用过的化合物的储罐。在一种实施方案中，用于储存用过的化合物的储罐适于从装置中除去用过的化合物。装置可另外包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此使用过的化合物再生成适于氢产生的形式。本发明的装置能利用氢气产生能量。利用氢气产生能量可包括例如在氢燃烧发动机或燃料电池中消耗氢气。

图2图示了根据本发明一种实施方案的氢产生和再生***30和装置32。图示***包括加油站34、产生用于产生能量的氢的装置32和移出站36。装置32包括适于容纳具有式R-XH的氢产生化合物的储罐38，其中R为有机部分和X选自硫、氧和硒。装置32还包括适于与化合物反应产生用过的化合物和/或结合到金属基材40上的R-X化合物和氢气的反应性金属基材40。在该例示的实施方案中，装置包括包含金属基材40和能源44的反应室42，能源44用于分离结合到金属基材40上的R-X化合物产生非结合的用过的化合物(例如具有式R-X-X-R的二聚物)。装置32还包括储存用过的化合物的储罐46，其适于从装置中除去用过的化合物。储罐46和储罐可分开，或形成为用例如挡板47隔开的一个连续单元。在一种实施方案中，挡板47可为可移动的挡板，其中可移动挡板的位置限定了储罐38和46的体积。挡板的位置受例如添加或除去和相应受储罐38和46中分别的氢产生化合物和用过的化合物相对数量的影响。例如，在挡板47为可移动挡板时，储罐38装入氢产生化合物会导致挡板47的移动，因而造成储罐38体积的扩大和储罐46体积的相对缩小。***还可包括适于从本发明的装置32接受氢的氢消耗装置48。

参考图2讨论本发明的***和装置的操作。将氢产生化合物(例如液体有机硫醇)从加油站34转移到装置32(参见图2，步骤1)。化合物(图2中的R-XH)一般为液体形式，并可储存在储罐38中(见图2，步骤2)。在需要时，化合物可与反应性金属基材40反应产生氢气(图2中的H₂)和用过的化合物和/或结合到金属基材40的R-X化合物(见图2，步骤3)。反应步骤产生的氢可被送到氢消耗装置48，如燃料电池或氢燃烧发动机(见图2，步骤4)。通过从能源44施加能量可从金属基材40分离结合到金属基材40的R-X化合物产生用过的化合物，如具有式R-X-X-R的二聚物(见图2，步骤5)。在分离步骤后，例如在储存用过的化合物的储罐46中冷凝和形成液体后收集用过的化合物(见图2，步骤6)。然后在移出站36从储罐46中除去用过的化合物(见图2，步骤7)和随后再生成适于氢产生的形式(例如氢产生化合物)。

因此，本发明还涉及产生和利用氢的组合件。在一种实施方案中，组合件包括用于产生氢的第一单元和用于利用氢产生能量的第二单元，其中第二单元适于从第一单元接受氢。第一单元包括适于容纳具有式R-XH的氢产生化合物的储罐，其中R为有机部分(见上文)和X选自硫、氧和硒；和适于与氢产生化合物反应产生氢气和用过的化合物和/或结合到金属基材的R-X化合物的金属基材。第二单元可包括氢消耗装置，如氢燃烧发动机或燃料电池。本发明的组合件可包含在例如车辆或汽车内。本发明的组合件可另外包括能从金属基材分离R-X产生用过的化合物(例如具有式R-X-X-R的二聚物)的能源。能源可包括例如热源或UV光源。

组合件还可包括用于储存用过的化合物的储罐。在一种实施方案中，用于储存用过的化合物的储罐适于从装置中除去用过的化合物。组合件可另外包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此再生用过的化合物成适于氢产生的形式。

图3进一步图示了根据本发明实施方案的***50和装置52。本发明的装置52可位于例如用氢消耗装置56提供动力的车辆54内部。因此，图示的***50包括具有产生用于产生能量的氢的装置52的车辆54、服务站58和运输工具60。将氢产生化合物62(例如液体有机硫醇)从服务站58转移到位于车辆54内部的装置52的储罐64。当需要时，化合物62可与金属基材66反应产生氢气和用过的化合物和/或结合到金属基材66的R-X化合物(例如有机硫醇盐)。氢气可被输送到氢消耗装置56用于产生车辆54操作所用的能量。通过从能源施加能量可以从金属基材66分离结合到金属基材66的R-X化合物产生用过的化合物(例如二聚物R-X-X-R)。用过的化合物68可被储存在储罐70中，并最终从车辆54中除去和位于例如服务站58处。用过的化合物68可被再生成适于氢产生的形式。再生可发生在服务站58处或在另外的位置处。通过运输工具60运输氢产生化合物和/或用过的化合物到达和离开服务站。适用于本发明的运输工具可包括从一个位置到另一个位置运输液体的任何工具，包括例如常规车辆运输工具(例如卡车、油罐车、船等)以及通过管道或其它方法。

实施例1

有机硫醇与金属基材反应后的氢产生

下面的实施例说明通过使有机硫醇化合物与金属基材反应产生的氢气的收集和定量。通过提供进行氢产生反应的容器来进行例示的反应，容器包括室、进口和出口。通过在容器的室中放置反应材料进行反应，使材料反应，并测量通过反应产生的氢。将材料经由进口送入到容器内，经由出口从容器中取出通过反应产生的氢。通过气相色谱法包括通过连接到还原气体分析仪的气相色谱法(“GC-RGA”)(Reduction Gas Analyzer Trace Analytical，In.，Model TA 3000)分析和定量氢。

首先进行正对照实验以便证实测试装置能检测在容器中通过使材料反应产生的氢气。对于正对照，在容器的室中放置少量钠(10-20mg)，其中室的体积为大约25ml。然后密封容器并用真空泵对室抽真空。向烧瓶中再引入水(20μl)，并与室中存在的钠反应。钠和水之间的反应产生大量氢气，充满烧瓶。反应后用GC-RGA分析容器室的内含物显示在***室中存在约10000ppm的氢气。

使用有机硫醇和金属基材进行类似于上述正对照的实验。己硫醇(99％)购自Aldrich化学公司。金粉末，球形，APS 5.5-9.0微米，99.96％(金属基)，S.A.0.05-0.2m²/g，购自Alfa Aesar。将金粉末(300mg)放在容器的室中(体积约5ml)。密封容器后通过真空泵对室抽真空，将己硫醇(1ml)引入到容器的室中。反应后，用GC-RGA分析容器的内含物。检测容器中的氢气，反应后，数量大约3000ppm。

重复实验，如上所述，在容器的室中放置金粉末(300mg)，并在真空泵抽真空后将在乙醇(1ml)中的2％己硫醇注入到室内。反应后，通过GC-RGA测定氢气含量，大约2000ppm。另外，分析房间内空气以便确定氢气含量和停留时间。房间内空气、正对照、纯己硫醇和在乙醇中的2％己硫醇的氢气含量实验结果示于表1中。

表1

样品	氢气，ppm
样品	氢气，ppm	房间内空气	500
正对照	10000	房间内空气	500
正对照	10000	纯己硫醇	3000
在乙醇中的2％己硫醇	2000	纯己硫醇	3000

如上所述进一步重复上述实验，但使用连接到质谱分析的气相色谱法(“GC-MC”)(Agilent GC/MS型号6890N/5973)进行氢气分析和定量。GC-MS分析证实了GC-RGA分析的实验结果，表明通过使有机硫醇化合物与金属基材反应产生氢。尽管仪器不能显示出氢峰值，但确定了在房间内空气停留时间以下的负峰值。这种负峰值可能是由于缺少背景气体(例如He)和可能是存在停留时间比空气低的其它气体。这被解释为氢，因为它给出了与正对照类似的结果。

实施例2

烃与金属基材反应后的氢产生

下面的实施例说明使烃与金金属催化剂反应后的氢的产生和收集，金金属催化剂使烃脱氢并释放氢气。

在本实施例中，用金粉末填塞GC/MS的注入口并加热到175℃。在定速和加热金后，通过注入口注入1μl环己醇(99％，Aldrich)。通过GC/MS(见上文)直接监测流出物。通过GC/MS监测环己醇与金的反应显示出停留时间类似于房间内空气的负峰值。结果表明检测器中缺少氦气或存在其它气体，这被解释为反应产生的氢气。另外，反应后检测到的主要烃化合物为苯酚(即脱氢的环己醇)。反应后没有检测到环己醇。

作为对照，在没有金填塞步骤时进行类似的实验。在对照实验中没有检测到负峰值或苯酚。检测到的唯一化合物是环己醇，表明在缺少金金属基材时没有发生反应。

尽管参考本文描述的实施例说明了本发明，但应认识到，更改和变化都包括在本发明的精神和范围内。因此，本发明只受下面的权利要求限制。

Claims

1.一种产生能量的方法，包括：

使能产生氢并具有式R-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气，和利用氢气产生能量；

其中R为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；X选自硫、氧、硒和氢。

2.权利要求1的方法，其中所述金属基材包括选自金、银、铂、铜和汞的金属。

3.权利要求1的方法，其中所述金属基材包括被处理除去表面氧化物涂层的金属。

4.权利要求1的方法，其中R为C₂-C₈烷基、杂烷基、链烯基或杂烯基。

5.权利要求1的方法，其中利用氢气包括在燃烧发动机中消耗氢气。

6.权利要求1的方法，其中利用氢气包括在燃料电池中消耗氢气。

7.一种储存和产生用于产生能量的氢的方法，包括：

使能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气和结合到金属基材的R₁-X；和

收集氢气；

其中基团R₁为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；X选自硫、氧和硒。

8.权利要求7的方法，其中所述金属基材包括选自金、银、铂、铜和汞的金属。

9.权利要求7的方法，其中所述金属基材包括被处理除去表面氧化物涂层的金属。

10.权利要求7的方法，其中所述液体化合物为C₂-C₈有机硫醇。

11.权利要求7的方法，还包括分离结合到金属基材的R₁-X产生用过的化合物。

12.权利要求11的方法，其中所述用过的化合物为具有式R₁-X-X-R₁的二聚物。

13.权利要求11的方法，其中所述分离包括加热结合到金属基材的R₁-X。

14.权利要求11的方法，其中所述分离包括使结合到金属基材的R₁-X与紫外(UV)光接触。

15.权利要求11的方法，还包括使用过的化合物与氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

16.权利要求15的方法，其中使用过的化合物与氢反应包括催化氢化。

17.权利要求15的方法，其中产生氢和再生用过的化合物在不同的位置处发生。

18.权利要求7的方法，还包括：

使液体化合物与金属基材反应产生氢气和用过的化合物，用过的化合物包括：(a)R₂-XH，其中R₂相对于R₁被脱氢；(b)R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或(c)(a)和(b)的组合；其中R₁、R₂和R₃中的每一个都为独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基和氧亚芳基中的部分；

19.权利要求7的方法，其中收集包括在燃烧发动机或燃料电池中消耗氢气。

20.一种储存和产生用于产生能量的氢的方法，包括：

使能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物与金属基材反应产生氢气和用过的化合物，用过的化合物包括：

(a)R₂-XH，其中R₂相对于R₁被脱氢；

(b)R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或

(c)(a)和(b)的组合；和

收集氢气；

其中R₁、R₂和R₃中的每一个都为独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；

和X选自硫、氧、硒和氢。

21.权利要求20的方法，其中所述金属基材包括金、银、铂、铜或汞。

22.权利要求20的方法，其中所述金属基材包括被处理除去表面氧化物涂层的金属。

23.权利要求20的方法，还包括使用过的化合物与氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

24.权利要求23的方法，其中使用过的化合物与氢反应包括催化氢化。

25.权利要求23的方法，其中产生氢和再生用过的化合物在不同的位置处发生。

26.权利要求20的方法，还包括使R₁-XH化合物与金属基材反应产生氢气和结合到金属基材上的R₁-X。

27.权利要求26的方法，还包括使R₂-XH化合物与金属基材反应产生氢气和结合到金属基材上的R₂-X。

28.权利要求27的方法，还包括分离结合到金属基材的R₁-X-或结合到金属基材的R₂-X-产生包括从金属基材分离的R₁-X-或R₂-X-的用过的化合物。

29.权利要求28的方法，其中包括R₁-X-或R₂-X-的用过的化合物选自R₁-X-X-R₁、R₂-X-X-R₂或R₁-X-X-R₂。

30.权利要求20的方法，其中所述收集包括在燃烧发动机或燃料电池中消耗氢气。

31.一种产生用于产生能量的氢的装置，包括：

适于容纳能产生氢并具有式R-XH的液体化合物的储罐，其中R为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；

和X选自硫、氧和硒；和

适于与液体化合物反应产生结合到金属基材上的R-X化合物和氢气的金属基材。

32.权利要求31的装置，其中所述液体化合物包括C₂-C₈有机硫醇化合物。

33.权利要求31的装置，其中所述金属基材包括银、铂、铜或汞。

34.权利要求31的装置，其中所述金属基材包括金。

35.权利要求34的装置，其中所述金包括纳米孔金。

36.权利要求31的装置，其中所述金属基材包括被处理除去表面氧化物涂层的金属。

37.权利要求31的装置，还包括能从金属基材分离R-X产生用过的化合物的能源。

38.权利要求37的装置，其中用过的化合物为具有式R-X-X-R的二聚物。

39.权利要求37的装置，其中能源包括热源。

40.权利要求37的装置，其中能源包括UV光源。

41.权利要求37的装置，还包括储存用过的化合物的储罐。

42.权利要求41的装置，其中储存用过的化合物的储罐适于从装置取出用过的化合物。

43.权利要求37的装置，还包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

44.权利要求31的装置，其中使用氢气产生能量。

45.一种汽车，包括氢消耗装置和权利要求31的装置。

46.权利要求45的汽车，其中氢消耗装置包括氢燃烧发动机。

47.权利要求45的汽车，其中氢消耗装置包括燃料电池。

48.一种产生用于产生能量的氢的装置，包括：

适于容纳能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物的储罐；和

适于与液体化合物反应产生氢气和用过的化合物的金属基材，用过的化合物包括：

(a)R₂-XH，其中R₂相对于R₁被脱氢；

(b)R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或

(c)(a)和(b)的组合；

其中R₁、R₂和R₃中的每一个都为独立选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；和

X选自硫、氧、硒和氢。

49.权利要求48的装置，其中所述金属基材包括银、铂、铜或汞。

50.权利要求48的装置，其中所述金属基材包括金。

51.权利要求50的装置，其中所述金包括纳米孔金。

52.权利要求48的装置，其中所述金属基材包括被处理除去表面氧化物涂层的金属。

53.权利要求48的装置，还包括储存用过的化合物的储罐。

54.权利要求53的装置，其中储存用过的化合物的储罐适于从装置移出用过的化合物。

55.权利要求48的装置，还包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

56.权利要求48的装置，其中使用氢气产生能量。

57.一种汽车，包括氢消耗装置和权利要求48的装置。

58.权利要求57的汽车，其中所述氢消耗装置包括氢燃烧发动机。

59.权利要求57的汽车，其中所述氢消耗装置包括燃料电池。

60.一种由用过的化合物再生能产生氢的化合物的方法，包括：

从权利要求42的装置接受用过的化合物；和

使用过的化合物与氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

61.一种由用过的化合物再生能产生氢的化合物的方法，包括：

从权利要求54的装置接受用过的化合物；和

使用过的化合物与氢反应产生具有式R₁-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

62.一种产生和利用氢的组合件，包括：

用于产生氢的第一单元，第一单元包括：

(a)适于容纳能产生氢并具有式R-XH的液体化合物的储罐；其中R为选自烷基、杂烷基、链烯基、取代链烯基、炔基、芳基、杂芳基、烷氧基、环烷基、杂环基、烷芳基、芳烷基、芳烯基、芳炔基、亚芳基、氧亚芳基和它们的组合中的部分；和X选自硫、氧和硒；和

(b)适于与液体化合物反应产生结合到金属基材的R-X化合物和氢气的金属基材；和

用于利用氢产生能量的第二单元，其中第二单元适于接受来自第一单元的氢。

63.权利要求62的组合件，其中所述反应性金属基材包括银、铂、铜、汞或被处理除去表面氧化物涂层的金属。

64.权利要求62的组合件，其中所述金属基材包括金。

65.权利要求64的组合件，其中所述金包括纳米孔金。

66.权利要求62的组合件，还包括能从金属基材分离R-X产生用过的化合物的能源。

67.权利要求66的组合件，其中所述用过的化合物包括具有式R-X-X-R的二聚物。

68.权利要求66的组合件，其中所述能源包括热源。

69.权利要求66的组合件，其中能源包括UV光源。

70.权利要求66的组合件，还包括储存用过的化合物的储罐，该储罐适于从装置移出用过的化合物。

71.权利要求66的组合件，还包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

72.权利要求62的组合件，其中第二单元包括燃烧发动机。

73.权利要求62的组合件，其中第二单元包括燃料电池。

74.权利要求62的组合件，其中所述组合件包含在汽车内。

75.一种产生和利用氢的组合件，包括：

用于产生氢的第一单元，该第一单元包括：

(1)适于容纳能产生氢并具有式R₁-XH的液体化合物的储罐，和

(2)适于与液体化合物反应产生氢气和用过的化合物的金属基材，用过的化合物包括：

(a)R₂-XH，其中R₂相对于R₁被脱氢；(b)R₃＝X，其中R₃相对于R₁被脱氢；或(c)(a)和(b)的组合；

X选自硫、氧、硒和氢。

76.权利要求75的组合件，其中所述反应性金属基材包括银、铂、铜、汞或被处理除去表面氧化物涂层的金属。

77.权利要求75的组合件，其中所述金属基材包括金。

78.权利要求77的组合件，其中所述金包括纳米孔金。

79.权利要求75的组合件，还包括储存用过的化合物的储罐，该储罐适于从装置移出用过的化合物。

80.权利要求79的组合件，还包括再生室，该再生室适于使用过的化合物与从装置外部源接受的氢反应产生具有式R-XH的化合物，借此由用过的化合物再生能产生氢的化合物。

81.权利要求75的组合件，其中第二单元包括燃烧发动机。

82.权利要求75的组合件，其中第二单元包括燃料电池。

83.权利要求75的组合件，其中所述组合件包含在汽车内。