本發(fā)明涉及產生氫氣用復合物，通過制備氫鋁金屬復合物，使其與水混合直接產生氫氣，屬于實時產氫的應用領域。

背景技術：

氫氣作為質子燃料電池的燃料之一，存在無毒、無味、能量比高等優(yōu)點。但是當前質子燃料電池的燃料氫氣主要是采用碳纖維瓶或者鋼瓶儲存后再使用；其他例如，采用用硼氫化鈉、鈉氫等危險化學品制造氫氣；還有采用氧化硅-氧化鋁復合氧化物接觸，有水蒸氣分子或水分子分離氫法。質子燃料電池發(fā)電機作為備用電源，長期放置存在氫氣泄露現象，或者儲存成本很高、危險等因素。

專利(CN200880001156)公開了一種使用產生氫氣用組合物產生氫氣的裝置和產生氫氣用組合物。所述裝置僅通過自發(fā)的熱化學反應而無需供電即可產生氫氣，是一種便攜式或固定的氫氣發(fā)生器。其組合物包括氧化鈣、氯化鈣、氯化鎂/碳酸氫鈉、鋁粉/氧化鋁粉、鐵粉/鎂粉。該方法采用氧化鈣提供反應起始熱量，使產氫組合物在較快的速度下自發(fā)產生氫氣。但由于氧化鈣固體與水接觸生成氫氧化鈣，氫氧化鈣在水中的溶解度很低，并與其他離子復合、絡合形成難溶性的化合物覆蓋在組合物上，致使反應的持續(xù)性、穩(wěn)定性較差。此外，氧化鈣與水結合產生的熱量較高，遠遠大過需求反應起始溫度，很容易致使反應釜內部的溫度達到100℃，即產生的氫氣溫度達到100℃，加速了質子燃料電池的催化劑衰減，影響壽命。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：在應用上述裝置的基礎上進一步研發(fā)了一種氫鋁金屬復合物，替代原有組合物，以解決反應溫度過熱、產氫不穩(wěn)定技術問題。所述復合物粉末在水介質條件下，能夠持續(xù)、穩(wěn)定的釋放氫氣；同時復合物粉末在高溫條件下，逐步崩解的一致性。

本發(fā)明技術方案的詳細闡述：

本發(fā)明所述的一種氫鋁金屬復合物，相對于100重量份的鋁粉，所述復合物還包括0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1～0.5份引發(fā)劑、4～20份黏合劑、15～25份緩釋劑。

優(yōu)選方案，一種氫鋁金屬復合物，相對于100重量份的鋁粉，所述復合物還包括0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1份引發(fā)劑、5份黏合劑、20份緩釋劑。

進一步，所述引發(fā)劑為過氧化物類化學物。

所述引發(fā)劑為過氧化鈉、過硫酸銨、叔丁基過氧化氫中的一種。

所述粘合劑為四氟乙烯乳液、聚氨酯、硅膠組分A中的一種。

所述緩釋劑為磷酸二氫鈉、碳酸氫鈉、硅膠組分B中的一種。

經過測試鑒定本發(fā)明選定的引發(fā)劑、黏合劑及緩釋劑這幾種組合的方式符合開發(fā)需求，而常規(guī)其他的引發(fā)劑、黏合劑及緩釋劑的比表面積的達不到開發(fā)的需求。

例如1：其他的有機類的過氧化物引發(fā)劑的氧化性過大，如果混入氫鋁金屬復合物中，極容易在制氫的過程中發(fā)熱嚴重，并產生其他廢氣(例如二氧化硫、二氧化碳)，影響產品的純度及含量；

例如2：黏合劑與緩釋劑在市場上有很多，根本性影響氫鋁金屬復合物產品產氫的重要功能是黏合劑與緩釋劑的比表面積與吸附力。從研發(fā)的過程測試中，上述的三種組合是開發(fā)出的相對最佳的三個方案。而其他的不是因為表面積過大、或者價格等因素而舍去。本發(fā)明還提供所述氫鋁金屬復合物的制備方法，其制備具體過程如下：

1)將100份的鋁粉倒入分散釜中，倒入無水乙醇；

2)再將0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1～0.5份引發(fā)劑、緩慢倒入釜內；

3)在氮氣保護氣氛下，6000～8000rpm高速分散30分鐘后，按照0.01mL～0.1mL速度滴加4～20份黏合劑，整個混合物成為相對均一的混合液。

4)繼續(xù)高速分散10～20分鐘后，加入15～25份緩釋劑，利用重力作用，混合物逐漸沉降；

5)在氮氣保護下，過濾出混合物，并按照特定需要制成不同形貌的顆粒，即所述氫鋁金屬復合物。

上述復合物能夠進一步提速產氫起始時間，并有效提高產氫復合物的總產氫率。引發(fā)劑、黏合劑、緩釋劑形成的粉末復合物與水接觸能夠迅速發(fā)生自氧化反應，產生熱與氫氣，在γ-Al₂O₃存在條件下，進一步促進水汽轉化為所需氫氣，提高了產氫得率。自發(fā)性化學反應是從外層向內助劑遞進反應，有效的控制了反應過熱及反應釜中氣壓過高現象，提高了安全性、降低了產氫設備制造難度及成本。

金屬粉末就采用一種——即為鋁粉。采用鋁粉的好處是，鋁粉在高溫的條件下，與水發(fā)生反應，自動生成少量γ-Al₂O₃，遠遠不斷為后續(xù)反應提供反應催化劑。

本發(fā)明與現有技術相比，其顯著優(yōu)點：

1、利用鋁粉與分散劑在γ-Al₂O₃、引發(fā)劑及其他黏合劑與緩釋劑組成均一地產氫復合物；解決了先前復合物在高溫產氫過程中崩解速度過快，使釜內溫度過高，壓力過大現象；

2、只采用一種金屬粉末，即鋁粉；反應過程中，鋁粉不但是提高電子形成氫氣的主要因素之一，其副產物還可以源源不斷提供水汽產氫的催化劑，即γ-Al₂O₃。提高了反應的持續(xù)性，進一步增加了產氫得率。

附圖說明

圖1是實例1方案實際制備的產品平行測試結果1。

圖2是實例1方案實際制備的產品平行測試結果2。

圖3是實例1方案實際制備的產品平行測試結果3。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例進一步闡述本發(fā)明

應用專利(CN200880001156)公開的一種使用產生氫氣用復合物產生氫氣的裝置，進一步研發(fā)了一種氫鋁金屬復合物，替代原有復合物，以解決反應溫度過熱、產氫不穩(wěn)定技術問題。

實施例1：

1、將100份的鋁粉倒入分散釜中，倒入100Kg無水乙醇；

2、再將0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1～0.5份的過氧化鈉、緩慢加入釜內；

3、在氮氣保護氣氛下，6000～8000rpm高速分散30分鐘后，按照0.01mL～0.1mL速度滴加4～20份聚四氟乙烯乳液，整個混合物成為相對均一的乳濁液。

4、繼續(xù)高速分散10～20分鐘后，加入15～25份磷酸二氫鈉；分散20分鐘后，利用重力作用，混合物逐漸沉降；

5、在氮氣保護下，過濾出混合物，并按照特定需要制成不同形貌的顆粒，即所述氫鋁金屬復合物。

圖1～圖3是實例1方案實際制備的產品平行測試結果。圖1至圖3說明產品的穩(wěn)定達到了開發(fā)需求。第一：起始速度之前需要500～600秒才能有氫氣釋放，從圖鑒定出現有工藝已經提升至40秒就有大量氫氣產生；第二：產氫的平均速率已經提升至12.57L/min；第三：單位氫鋁金屬復合物經完全反應后產氫總量提升至1197L/kg。

實施例2

1、將100份的鋁粉倒入分散釜中，倒入100Kg無水乙醇；

2、再將0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1～0.5過硫酸銨、緩慢加入釜內；

3、在氮氣保護氣氛下，6000～8000rpm高速分散30分鐘后，按照0.01mL～0.1mL速度滴加4～20份聚氨酯，整個混合物成為相對均一的混合液。

4、繼續(xù)高速分散10～20分鐘后，加入15～25份碳酸氫鈉利用重力作用，混合物逐漸沉降；

5、在氮氣保護下，過濾出混合物，并按照特定需要制成不同形貌的顆粒，即所述氫鋁金屬復合物。

實施例3

1、將100份的鋁粉倒入分散釜中，倒入100Kg無水乙醇；

2、再將0.1～0.3份的γ-Al₂O₃、0.1～0.5叔丁基過氧化氫、緩慢倒入釜內；

3、在氮氣保護氣氛下，6000～8000rpm高速分散30分鐘后，按照0.01mL～0.1mL速度滴加液體4～20份硅膠組分A，整個混合物成為相對均一的乳濁液。

4、繼續(xù)高速分散10～20分鐘后，滴加液體15～25份硅膠組分B與利用重力作用，混合物逐漸沉降；

5、在氮氣保護下，過濾出混合物，并按照特定需要制成不同形貌的顆粒，即所述氫鋁金屬復合物。

實施例1～3所述復合物的產氫速度即總量如下表：

表1

表1為上述三個具體實例所制備出的氫鋁金屬復合物的實際產氫測試結果。結果表明經過優(yōu)化后的三組相對于先前專利產氫平均速率與產氫總量上有較大的提升。

本發(fā)明產品的組要成分配比對反應起始時間和產氫量的影響，見下表：

表2

表2結果表明：

1、該發(fā)明的產品的主要成份中的黏合劑及緩釋劑的比例不同對產品的影響度是較大的；主要表現有兩點：第一是反應起始時間不同、產氫總量的不同；

2、通過表2中1、2、3對比，得出在同等含量的鋁粉、γ-Al₂O₃、引發(fā)劑及緩釋劑條件下，黏合劑的比例越低反應起始時間越快、產氫總量越大；

3、通過表2中1、4、5對比，得出在同等含量的鋁粉、γ-Al₂O₃、引發(fā)劑及黏合劑條件下，緩釋劑的比例越低反應起始速率越快，產品總量越大。

4、經過表2的篩選，表2的方案1是相對最佳的配方組合。

實施例1～3所述復合物及先前專利組合物的產氫速率等效果數據如下表：

表3

本發(fā)明通過配套設備產生充足的氫氣供給質子燃料電池產電使用，作為質子燃料電池汽車的增程器使用，具有巨大的市場推廣價值。例如，3Kw質子燃料電池備用電源所需要的氫氣量通常需要1小時約240L氫氣，實際該備用電源隨時放置氫氣儲氫罐在旁邊是非常危險的，且氫氣在儲存的過程中隨時存在輕微泄露現象。將本發(fā)明的技術配套質子燃料電池控制系統(tǒng)，需要氫氣發(fā)電時才產生氫氣，不需要的時候可立即關閉。該技術降低了質子燃料電池備用電源氫氣儲存危險，并提供了偏遠區(qū)域氫氣無法運輸供給的解決方案。