一种水解制氢用铝基粉体复合材料、其制备方法及用途

本发明涉及水解制氢技术，尤其涉及一种水解制氢用铝基粉体复合材料、其制备方法及用途。

背景技术：

1、由于化石燃料的大量使用造成了环境的严重污染，所以清洁能源受到众多学者广泛的关注。氢气因其高热值、清洁燃烧、高自然丰度和高能量含量成为一种极具有吸引力的能量载体。发展氢气能源经济是替代化石燃料的可行方法之一。

2、铝是一种天然丰富且廉价的元素，具有高达11.1％(质量分数)的高储氢容量，铝-水反应所生成的氢气纯度高且无有害副产物，铝水制氢已经成为有效制备氢气能源的途径之一。通常铝粉和水在常温下并不反应，需要采用一定的方式对铝粉进行活化，目前制备铝基复合材料，常用方法有球磨、熔炼、碱性溶液、液态金属催化剂、高压扭转法等，通过破坏铝颗粒表面的氧化膜，促进铝水的反应并制取氢气。然而如何有效去除表面的钝化氧化铝膜依然是众多学者多年研究的瓶颈问题，特别是反应环境的温度以及对液体介质的苛刻要求。因此亟待一种适用于各种恶劣环境比如零摄氏度或不同液体介质、工艺简单和成本低的新型铝基材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对目前铝水制氢存在反应环境温度以及对液体介质要求苛刻的问题，提出一种水解制氢用铝基粉体复合材料，该材料在运氢和储氢上非常方便，不存在粉体容易发生爆炸的问题，随时随地就能满足各种现场特别恶劣环境下即时产氢的需求，同时降低了铝基水解制氢材料的制备成本，有助于制氢材料的大范围推广与应用。

2、需要注意的是，在本发明中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水解制氢用铝基粉体复合材料，包括重量配比如下的各组分：

4、铝粉         90份；

5、铋粉         3.5-6.5份；

6、膨润土       3.5-6.5份。

7、进一步地，所述铝粉纯度大于等于99.8％，粒径d90为4-8μm，优选粒径d90为4μm。

8、进一步地，所述铋粉纯度大于等于99.9％，粒径d90为40-50μm，优选粒径d90为44μm

9、进一步地，所述膨润土蒙脱石含量85％-90％，粒径d90为40-150μm，优选粒径d90为150μm。

10、进一步地，铋粉为3.5-5份；最优为4.5份。

11、进一步地，膨润土为5-6.5份；最优为5.5份。

12、本发明的另一个目的还公开了一种水解制氢用铝基粉体复合材料的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤1、材料准备：铝粉、铋粉和膨润土；

14、步骤2、混料：将铝粉、铋粉和膨润土置于混料罐中混合；

15、步骤3、压片：使用压片机，压成圆片；

16、步骤4、烧结：将压片物料在惰性气氛下烧结，烧结温度为650℃-750℃，烧结时间为1h-2h。

17、进一步地，步骤2所述混料时间为1h-2h，混料转速为200r/min-250r/min。

18、进一步地，步骤2所述混料罐中氧化锆球与物料质量比例为10：1-15：1。

19、进一步地，步骤3所述圆片直径为10mm-20mm。

20、进一步地，步骤3压片机压力为8mpa-10 mpa。

21、进一步地，步骤4所述烧结采用管式炉或箱式炉。

22、进一步地，步骤4所述惰性气氛为氩气。

23、本发明的另一个目的还公开了一种水解制氢用铝基粉体复合材料在水解制氢领域的用途。

24、进一步地，将所述水解制氢用铝基粉体复合材料与水按照质量比1：100-200。

25、所述铝基粉体复合材料水解制氢的原理如下，al在铋和膨润土协同催化下制备得到氢气：

26、铝水反应方程式：2al+6h2o＝2al(oh)3+3h2

27、本发明水解制氢用铝基粉体复合材料、其制备方法及用途，与现有技术相比较具有以下优点：

28、1)、本发明水解制氢用铝基粉体复合材料制备工艺简单，无需特殊要求，无需配备传统制备采用的真空手套箱和球磨机。

29、2)、本发明水解制氢用铝基粉体复合材料作为一种固体储氢材料，在运氢和储氢上非常方便，不存在粉体容易发生爆炸风险的问题，随时随地就能满足各种现场特别恶劣环境下即时产氢的需求，同时降低了铝基水解制氢材料的制备成本，有助于制氢材料的大范围推广与应用。

30、3)、本发明水解制氢用铝基粉体复合材料的制备方法中铋和膨润土协同作为催化剂，催化铝粉与水充分反应并生成氢气。

1.一种水解制氢用铝基粉体复合材料，其特征在于，包括重量配比如下的各组分：

2.根据权利要求1所述水解制氢用铝基粉体复合材料，其特征在于，所述铝粉纯度大于等于99.8％，粒径d90为4-10μm。

3.根据权利要求1所述水解制氢用铝基粉体复合材料，其特征在于，所述铋粉纯度大于等于99.9％，粒径d90为40-50μm。

4.根据权利要求1所述水解制氢用铝基粉体复合材料，其特征在于，所述膨润土蒙脱石含量85％-90％，粒径d90为40-150μm。

5.一种权利要求1-4任意一项所述水解制氢用铝基粉体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤2所述混料时间为1h-2h，混料转速为200r/min-250r/min，所述混料罐中氧化锆球与物料质量比例为10：1-15：1。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤3所述圆片直径为20mm；压片机压力为8mpa-10 mpa。

8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤4所述烧结采用管式炉或箱式炉。

9.一种权利要求1-4任意一项所述水解制氢用铝基粉体复合材料在水解制氢领域的用途。

10.根据权利要求9所述用途，其特征在于，将所述水解制氢用铝基粉体复合材料与水按照质量比1：100-200。