快速制氢剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快速制氢剂及其制备方法和应用，具体涉及一种成本低廉，制氢 效率高，与水能快速反应产生大量氢气的固态合金。
【背景技术】
[0002] 氢能是一种能量密度大、绿色环保的能源，在车载动力系统、手提电脑的电源、应 急电源、单兵作战电源等设备中具有非常广泛的应用。但由于氢气易燃易爆的特性，使其运 输存在一定的难度，进而阻碍其大规模应用。因而，发展即制即用的氢能源技术具有重要的 意义。
[0003]目前，常用的即时制氢技术多采用铝水解方法，但铝表面的致密氧化膜阻碍铝与 水的接触，使得铝与水反应微弱。为了促进水解反应的进行，通常向其中添加钙、锂或铋等 掺杂金属。钙、锂及铋均可在铝表面形成合金，破坏氧化铝薄膜，增加铝与水的接触面积，促 进水解反应进行。然而，钙和锂具有较强的活性，最终制成的复合制氢剂在空气中极不稳 定，不利于It存。同时，祕、裡、I丐等活性材料成本尚昂，最终制成的制氛剂成本$父尚。
[0004] 另外，既有的水解制氢剂中铝颗粒在球磨过程中很容易发生团聚，重复球磨过程 比较繁琐，耗时长，且使制氢剂活性降低。更严重的是，制成的高表面活性铝基制氢剂(尤其 是掺混了高活性金属如锂钙等金属）易发生表面氧化效应，容易失效，保存期短，实用性差。 总体而言，寻找一种成本低廉、活性强、产氢迅速且量大、稳定性高的制氢剂是当前即时制 氢技术大规模应用的关键难点。
[0005] 为此，本发明提出一种快速制氢剂，其成本低廉，产氢效率高，且无毒无害。同时， 制氢剂采用真空包装，可防止制氢剂因长期暴露在空气中氧化或与水反应而失效。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种快速制氢剂及其制备方法和应用，该制氢剂成本低 廉、产氢效率高，与水可快速发生反应产生大量氢气。
[0007] 本发明的技术方案如下： 快速制氢剂，其特征在于，其由铝和低熔点金属按一定比例组成； 所述快速制氢剂中铝的质量分数占92% ; 所述低熔点金属为镓、铟和锡，其在快速制氢剂中的质量分数分别占镓5%、铟3%。
[0008] 所述铝为制氢剂的主要功能材料，其在低熔点金属的作用下在其表面形成大量的 活化点，与水发生反应产生大量氢气。
[0009] 所述快速制氢剂采用真空进行封装，可防止制氢剂因长期暴露在空气中氧化或与 水反应而失效。
[0010] 所述制氢剂中掺混的低熔点金属为常温下呈液态的镓铟合金。其在铝表面形成合 金，破坏铝的氧化膜，提高铝活性；因此，在保证高活性的前提下，这种掺混方式使低熔点金 属的掺混量达到最低，制氢剂成本降低。
[0011] 所述制氢剂在与水反应时可加入适量的氢氧化钠、氢氧化钾等强碱，可促进反应 的进彳丁，使制氛剂尽可能反应完全。
[0012] -种快速制氢剂的制备方法，其特征在于，其制备方法如下： (1) 称取质量分数为92%的铝，将铝置于电磁熔炉中进行加热，直至铝完全熔化； (2) 分别称取质量分数为5%的镓、3%的铟； (3) 可以分以下两种方法将（1)中的铝和（2)中的金属进行混合：方法一：将（2)步的 金属依次加入（1)步中熔化后的铝中，同时进行搅拌直至混合均匀；方法二：先将（2)步中 的金属单独加热混合均匀后冷却至常温，在将其加入（1)步熔化的金属铝中，同时进行搅拌 直至混合均匀； (4) 将上步混合均匀的快速制氢剂置于常温下自然冷却，将冷却后的快速制氢剂进行 真空封装，必要时，可将其切成需要的用量之后再分别进行封装。
[0013] 使用时，首先往反应容器中加入适量的水；然后称取适量的制氢剂，置于反应容器 中。制氢剂即与水迅速发生反应，产生大量氢气。此时，氢气中含有大量水分以及少量的空 气，可以通过物理或化学方式进行除杂，从而得到干燥纯净的氢气。此种制氢剂适用于氢气 球、氢气贮存、氢氧燃料电池等氢能应用场合。
[0014] 本发明的优点在于： (1)基于低熔点金属和铝的复合掺混方式既能保证制氢剂的高活性，又能使低熔点金 属的掺混量达到最低，制氢剂成本降低。
[0015] (2)铝为制氢剂的主要功能材料，其在制氢剂中含量最高，而铝的制作成本相对较 低，进一步降低的制氢剂的制作成本，经济实用。
[0016] (3)金属铝、镓和铟均在第IIIA族，其物化性质相似，根据相似相容原则，制氢剂中 的金属铝、镓和铟的亲和性非常好，不会出现金属之间混合不均匀的问题。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
[0018] 实施例1 快速制氢剂由铝和低熔点金属组成；其中铝的质量分数占92%，镓占5%，铟3%。
[0019] 本实施例的快速制氢剂的其制备方法如下： (1) 称取质量分数为92%的铝，将铝置于电磁熔炉中进行加热，直至铝完全熔化； (2) 分别称取质量分数为5%的镓、3%的铟； (3) 将（2)步的金属依次加入（1)步中熔化后的铝中，同时进行搅拌直至混合均匀； (4) 将上步混合均匀的快速制氢剂置于常温下自然冷却，将冷却后的快速制氢剂进行 真空封装，必要时，可将其切成需要的用量之后再分别进行封装。 制氢剂在室温为19°C，大气压为101. 325KPa的环境条件下进行实验。
[0020] 使用时，首先称取Ig制氢剂，置于反应容器中；其次，量取适量水倒入放有制氢剂 的反应容器中，制氢剂即与水迅速发生反应，产生大量氢气。测量反应前温度，连接好气体 收集装置收集气体，反应IOmin后，产生的氢气量，反应产物的pH以及反应的终止温度，如 表1所示。 将水的加入量依次改为20ml、30ml，测试其反应参数。本发明的制氢剂与水的反应参数 如表2、表3及表4所不。
由以上实验数据分析可以得出结论，Ig制氢剂在水温为35-45°C时可以迅速高效反 应，当反应过程中反应速率变低或反应温度低于20°C时，可以加入0. 5-lg的氢氧化钠促进 反应的进行。
[0022] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权 利要求范围当中。
【主权项】
1. 快速制氢剂，其特征在于，其由铝和低熔点金属按一定比例组成； 所述快速制氢剂中铝的质量分数占92% ; 所述低熔点金属为镓和铟，其在快速制氢剂中的质量分数分别占镓5%、铟3%。2. 按权利要求1所述的快速制氢剂，其特征在于，所述铝为制氢剂的主要功能材料，其 在低熔点金属的作用下在其表面形成大量的活化点，与水发生反应产生大量氢气。3. 按权利要求1所述的快速制氢剂，其特征在于，所述快速制氢剂采用真空进行封装， 可防止制氢剂因长期暴露在空气中氧化或与水反应而失效。4. 快速制氢剂的制备方法，其特征在于，其制备方法如下： (1) 称取质量分数为92%的铝，将铝置于电磁熔炉中进行加热，直至铝完全熔化； (2) 分别称取质量分数为5%的镓、3%的铟； (3) 可以分以下两种方法将（1)中的铝和（2)中的金属进行混合：方法一：将（2)步的 金属依次加入（1)步中熔化后的铝中，同时进行搅拌直至混合均匀；方法二：先将（2)步中 的金属单独加热混合均匀后冷却至常温，在将其加入（1)步熔化的金属铝中，同时进行搅拌 直至混合均匀； (4) 将上步混合均匀的快速制氢剂置于常温下自然冷却，将冷却后的快速制氢剂进行 真空封装，必要时，可将其切成需要的用量之后再分别进行封装。
【专利摘要】本发明涉及的快速制氢剂及其制备方法和应用，其特征在于，其由铝和低熔点金属按一定比例组成。铝为制氢剂的主要功能材料，其在低熔点金属的作用下在其表面形成大量的活化点，与水发生反应产生大量氢气。本发明涉及的快速制氢剂，具有成本低廉，制氢效率高的优点，可广泛用于氢气球、氢气贮存、氢氧燃料电池等氢能应用场合。
【IPC分类】C01B3/08, C22C21/00
【公开号】CN105002402
【申请号】CN201510397238
【发明人】郭瑞, 刘学宝
【申请人】北京依米康科技发展有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月8日