專利名稱：一種制氫復合材料及其制備方法
技術領域：
一種制氫復合材料及其制備方法，屬于功能性金屬復合材料及新材料 制備技術領域，該復合材料是一種以分子篩為骨架和通道，經過一定的工 藝流程和制備方法，通過添加活性成分金屬鋁、金屬鋅和惰性金屬鎵制成， 將這種復合材料與水接觸可以穩(wěn)定產生氫氣，應用于需要使用氫氣的場合。
二背景技術：
氫在化工、航空航天、交通運輸、供熱、供電等方面有著廣泛的應用 空間。傳統(tǒng)的制氫技術包括烴類水蒸氣重整制氫法、重油(或渣油)部分 氧化重整制氫法、金屬與酸反應制氫、活性金屬與水反應制氫和電解水法 制氫等等。氫能由于具有以下主要特點而成為被看作替代化石燃料的未來 型清潔能源(1)能量高，除核燃料外，氫的發(fā)熱值是目前所有燃料中最 高的；(2)氫燃燒性能好，點燃快；(3)氫本身無色、無臭、無毒，十 分純凈，它燃燒后生成水，不會污染環(huán)境；(4)利用形式多種多樣。雖然 氫能源被廣泛認為是將要取代化石能源的一種清潔能源，但現(xiàn)有的氫制取 生產線路都面臨著進退維谷的局面例如，人們主要通過甲烷來獲得氫氣， 但這種方法在產生氫氣的過程卻向大氣排放了 二氧化碳；采用電解水的方 式獲得氫需要大量的電力供應；利用可再生能源制氫還在研究中，前景目 前并不明朗。氫氣的應用涉及到氫氣生產、運輸、存儲諸多環(huán)節(jié)的安全問 題。發(fā)展氫能需要大規(guī)模建設氫能源的生產、銷售和運輸?shù)然A設施，其 生產運輸、存儲、轉化過程的成本都比較高。鋁是活潑金屬，在干燥空氣
中與氧反應會在其表面立即形成一層致密氧化膜，使鋁不會進一步氧化并 能耐水；未被氧化的鋁可以與水反應生成氫氣，但會立即在鋁的表面形成 氧化膜，阻止和水的進一步反應，使反應中止。純鋅可以與水反應放出氫 氣，將純鋅制成粉末，利用水和鋅粉末反應可以用來制氫。分子篩是一種 具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨 架結構，在結構中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內表面積很大的空 穴。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種制氫復合材料，以分子篩為骨架和通道， 經過一定的工藝流程和制備方法，通過添加活性成分金屬鋁(或/和)金屬 鋅和惰性金屬鎵制成一種復合材料，這種材料可以直接與水反應且能穩(wěn)定 生成氫氣，并且反應可以按需要進行控制，反應完畢后生成的氧化鋁和氧 化鋅等材料可以回收利用，使得制氫成本較低；同時確定這種材料的制備 方法，使氫能的開發(fā)和利用具有廣闊的應用前景同時具備較高的經濟價值。
一種制氫復合材料及其制備方法，由分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬 鎵，經稱量、攪拌加熱至熔融、緩慢攪拌降溫、固化成型制成，該制氫復 合材料中分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎵的重量配比依次為100: 50 1000: 1 200: 10 200。將經稱量好的分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎵、 放進熔爐中，在惰性氣體氬氣的保護下不斷攪拌加熱到熔融狀態(tài)，繼續(xù)攪 拌緩慢降溫，并固化成適當形狀，即可得到鋁、鋅、鎵和分子篩為主要成 分的制氫復合材料。該制氫復合材料的使用方法是，在密閉容器中，采取 電動、磁動、電磁動、液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動等方式或手動裝置 使制氫復合材料接觸或脫離水面來開始或停止制備氫氣，當產氣量小于一
定數(shù)量時，更換新的制氫復合材料。使用化學和(或)物理的方法回收處 理使用過的制氫復合材料，得到金屬鋁(或/和)金屬鋅、金屬鎵和分子篩， 以實現(xiàn)循環(huán)使用目的。
該制氫復合材料性能穩(wěn)定且制備方法簡單可靠，本發(fā)明可有效降低氫 氣生產成本，節(jié)能降耗，避免了傳統(tǒng)工藝中涉及到氫氣生產、運輸、存儲 諸多環(huán)節(jié)的安全問題，減少建設氫能源的生產、銷售和運輸?shù)然A設施投 資，使氫能大規(guī)模推廣應用成為可能。
具體實施例方式
實施例1、制氫復合材料及其制備方法。(1)稱量分別稱量ZSM12
分子篩(大連理工大學催化劑研究所提供)、金屬鋁(市售)、金屬鋅(市
售)、金屬鎵(市售)100g、 50g、 lg、 10g放進熔爐中，通入惰性氣體氬作 為保護氣。(2)攪拌加熱不斷搖動下加熱到熔融狀態(tài)；(3)攪拌降溫 繼續(xù)攪拌緩慢降至常溫，得到鋁鋅鎵合金ZSM12分子篩顆粒；(4)固化 成型將該顆粒狀物質固化成適當形狀，即可得到制氫復合材料；(5)使 用將該制氫復合材料置于一個帶濾孔的小容器內，加入到一個密閉容器
中，帶濾孔的小容器可以采取電動、磁動、電磁動、液壓傳動、氣壓傳動、 機械傳動等方式或手動裝置升降或移動，使制氫復合材料可以接觸或脫離 水面來開始或停止制備氫氣，制備的氫氣可以應用于需要使用氫氣的場合。 當產氣量小于一定數(shù)量時，應更換新的制氫復合材料。使用化學和(或) 物理的方法回收處理使用過的制氫復合材料，可以得到金屬鋁(或/和)金 屬鋅、金屬鎵和分子篩，以實現(xiàn)循環(huán)使用目的。例如，可以加入活性炭進 行煅燒，使用過的制氫復合材料中的氧化鋁、氧化鋅還原為金屬鋁和金屬 鋅，恢復制氫復合材料的活性，經恢復活性的制氫復合材料又可以與水直
接反應生成氫氣，這樣制氫復合材料就可以循環(huán)使用了。
實施例2、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1):
分別稱量A5分子篩(市售)、金屬鋁(市售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市 售)100g、 50g、 lg、 10g放進熔爐中，通入惰性氣體氬作為保護氣。按照 實施例1中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫復合 材料與水接觸或脫離來開始或停止制備氫氣。
實施例3、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1): 分別稱量ZSM12分子篩(大連理工大學催化劑研究所提供)、金屬鋁(市 售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市售)100g、 1000g、 200g、 200g放進熔爐 中，通入惰性氣體氬作為保護氣。按照實施例l中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫復合材料與水接觸或脫離來開始或停止 制備氫氣。
實施例4、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1):
分別稱量A5分子篩(市售)、金屬鋁(市售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市 售)100g、 1000g、 200g、 200g放進熔爐中，通入惰性氣體氬作為保護氣。 按照實施例1中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫 復合材料與水接觸或脫離來開始或停止制備氫氣。
實施例5、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1): 分別稱量ZSM12分子篩(大連理工大學催化劑研究所提供)、金屬鋁(市 售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市售)100g、 500g、 100g、 100g放進熔爐 中，通入惰性氣體氬作為保護氣。按照實施例l中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫復合材料與水接觸或脫離來開始或停止 制備氫氣。
實施例6、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1):
分別稱量A5分子篩(市售)、金屬鋁(市售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市 售)100g、 400g、 20g、 100g放進熔爐中，通入惰性氣體氬作為保護氣。按 照實施例1中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫復 合材料與水接觸或脫離來開始或停止制備氫氣。
實施例7、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(l)- 分別稱量ZSM12分子篩(大連理工大學催化劑研究所提供)、金屬鋁(市 售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市售)100g、 200g、 10g、 50g放進熔爐中， 通入惰性氣體氬作為保護氣。按照實施例l中的加工步驟(2)、 (3)、 (4) 制成制氫復合材料。將該制氫復合材料與水接觸或脫離來開始或停止制備 氫氣。
實施例8、制氫復合材料及其制備方法。按照實施例l中的步驟(1):
分別稱量A5分子篩(市售)、金屬鋁(市售)、金屬鋅(市售)、金屬鎵(市 售)100g、 200g、 50g、 50g放進熔爐中，通入惰性氣體氬作為保護氣。按 照實施例1中的加工步驟(2)、 (3)、 (4)制成制氫復合材料。將該制氫復 合材料與水接觸或脫離來開始或停止制備氫氣。
權利要求
1.一種制氫復合材料及其制備方法，由分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎵，經稱量、攪拌加熱至熔融、緩慢攪拌降溫、固化成型制成，其特征在于所述分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎵其重量配比依次為100∶50～1000∶1～200∶10～200。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種制氫復合材料及其制備方法，其特征在于-所述分子篩是A5分子篩或ZSM12分子篩。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種制氫復合材料及其制備方法，其特征在于 所述生產過程中的攪拌加熱至熔融、緩慢攪拌降溫步驟是在惰性氣體氬氣 的保護下進行。
全文摘要
一種制氫復合材料及其制備方法，屬于功能性金屬復合材料及新材料制備技術領域，該復合材料由分子篩、金屬鋁、金屬鋅、金屬鎵，按照一定配比，經稱量、攪拌加熱至熔融、緩慢攪拌降溫、固化成型制成。將這種復合材料與水接觸可以穩(wěn)定產生氫氣，應用于需要使用氫氣的場合。該制氫復合材料性能穩(wěn)定且制備方法簡單可靠，本發(fā)明可有效降低氫氣生產成本，節(jié)能降耗，避免了傳統(tǒng)工藝中涉及到氫氣生產、運輸、存儲諸多環(huán)節(jié)的安全問題，減少建設氫能源的生產、銷售和運輸?shù)然A設施投資，使氫能大規(guī)模推廣應用成為可能。
文檔編號C01B3/08GK101172576SQ20071018976
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權日2007年10月16日
發(fā)明者駢忠新, 駢運來 申請人:駢忠新;駢運來