专利名称：一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器。
背景技术：
氢能是一种洁净的二次能源。建立以氢为载体的可再生能源体系能有效地 解决目前能源短缺和环境污染这两大严重制约经济发展的问题。近年燃料电池 在性能上的飞跃提高也为氢能的使用提供了广阔的前景。但目前还没有找到一 种能经济，高效，安全地储存氢的方法，从而在很大程度上阻碍了燃料电池的 商品化进程。
在此背景下，硼氢化物(M(BH4)n， M=Li， Na， K， Mg,Al等)尤其是硼氢 化钠因其高达10.6wt。/。的含氢量，在催化剂的作用下能在常温下放出全部氢气而
受到注目
NaBH4 + 2H20 = NaB02 + 4H2
在上述反应中可生成氢量占反应物的重量达10.8wt%。另外，硼氢化钠水解 反应的气体生成物只有氢，不含一氧化碳等有可能毒害燃料电池性能的杂质。 因此，硼氢化钠特别适合作为燃料电池的氢源。
考虑到硼氢化钠作为小型和微型燃料电池(功率小于100W)的便携式氢源的 商业化前景，为能安全，方便地使用，本发明以硼氢化钠催化水解反应产氢为 原理，制成一种携带方便安全，储氢密度高，使用简单易行的便携式氢发生装 置。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器。 使用软质包装的硼氢化物氢发生器具有相连接的软质包装袋、流量调节器、 反应器、气液分离器，在软质包装袋上设有进液口，软质包装袋由三层薄膜组 成新溶液和废溶液两个储液空间，软质包装袋新溶液储液空间内装有硼氢化物 固体化合物、硼氢化物固体混合物或硼氢化物混合物的水溶液，反应器内装有 氢发生催化剂。
所述的软质包装袋1体积为5-500ml。硼氢化物燃料软质包装袋1的材料为 聚乙烯，聚丙烯，聚丙乙烯，聚苯乙烯，聚偏氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯醇，这 些材料的复合膜或铝塑复合膜。硼氢化物固体化合物为LiBH4、 NaBH4或KBH4。
硼氢化物固体混合物为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的混合物。硼氢化物固 体混合物水溶液为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水溶液。与LiBH4、 NaBH4 或KBH4相对应的稳定剂为LiOH、 NaOH或KOH，硼氢化物固体化合物与稳定 剂的重量比为1: 0.1-1。 LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水溶液中LiBH4、 NaBH4或KBH4的重量百分比浓度为1-50%,稳定剂重量百分比浓度为1-10%。 氢发生催化剂为过渡金属元素Fe，Co,Ni,Cu，Pd，Pt，Ru及其合金，或这些元素及其 合金的雷尼型催化剂。氢发生催化剂被担持在Al203，分子筛，各种碳材料，树脂 或泡沬金属载体材料上。
本发明是在生产，储运等过程中，硼氢化钠或硼氢化钠与稳定剂的混合物 以固体形式封装在软包装袋中。这样能使使用前产氢装置的体积最小化。并且 由于在保存和储运过程中不制成溶液，消除了硼氢化钠在此过程中水解的可能 性，大大提高存储过程中的安全性和高效性。因为虽然硼氢化钠溶液在无催化 剂且有氢氧化钠等稳定剂存在的情况下有一定的稳定性，但仍然以微弱的速度 与水反应，因此存在一定的安全隐患。另外，以溶液形式储运体积也太大。把 硼氢化钠单独或硼氢化钠和少量稳定剂混合后封装在软包装中，使用前再注入 水配成溶液。这样既能使使用前发生器的体积始终保持在最小，使用时也无任 何不便。与硬质容器相比，软质包装能使装置自始自终不占多余的体积。
另一方面，由于水解反应速度受到溶液中硼氢化钠浓度的影响，对大多催 化剂来说，反应呈一级反应动力学，即反应速度与硼氢化钠浓度呈正比关系。 为使反应速度达到恒定不变，有必要使硼氢化钠溶液一次性通过反应器即完成 反应，然后进入废液容器。这样就需要两个容器，占用一倍的空间。如果使用 本发明用薄膜分割两个空间，既能达到反应的要求，又能使反应物与生成物共 享空间而不多占体积。这样就使系统在任何时候都能达到体积最小化，从而使 硼氢化钠氢发生器在重量和体积储氢密度上都比其它氢发生系统有优势。
附图是软包装氢发生器结构示意图，图中软质包装袋l、新溶液储液空间
1 (a)、废溶液储液空间l (b)、流量调节器2、反应器3、气液分离器4、进液
□ 5。
具体实施例方式
如附图所示，使用软质包装的硼氢化物氢发生器具有相连接的软质包装袋 1、流量调节器2、反应器3、气液分离器4，在软质包装袋1上设有进液口5， 软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，软质包装袋1新
溶液储液空间内装有硼氢化物固体化合物、硼氢化物固体混合物或硼氢化物混 合物的水溶液，反应器3内装有氢发生催化剂。
所述的软质包装袋1体积为5-500ml。硼氢化物燃料软质包装袋1的材料 为聚乙烯，聚丙烯，聚丙乙烯，聚苯乙烯，聚偏氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯醇， 这些材料的复合膜或铝塑复合膜。硼氢化物固体化合物为LiBH4、 NaBH4或 KBH4。硼氢化物固体混合物为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的混合物。硼 氢化物固体混合物水溶液为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水溶液。与 LiBH4、 NaBH4或KBH4相对应的稳定剂为LiOH、 NaOH或KOH,硼氢化物固 体化合物与稳定剂的重量比为1: 0.1-1。 LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水 溶液中LiBH4、 NaBH4或KBH4的重量百分比浓度为1-50%，稳定剂重量百分比 浓度为1-10%。氢发生催化剂为过渡金属元素Fe,Co,Ni,Cu，Pd,Pt,Ru及其合金， 或这些元素及其合金的雷尼型催化剂。氢发生催化剂被担持在"203,分子筛， 各种碳材料，树脂或泡沬金属载体材料上。 实施例1
软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 200ml。包装材料为聚乙烯薄膜。软质包装袋l的新溶液储液空间内装有硼氢化 钠(NaBH4)30g和氢氧化钠5g。从进液口注入水165g，在新溶液储液空间形成硼 氢化钠溶液。打开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有5g Ni/Al203 氢发生催化剂，溶液在催化剂的作用下产生0.5升/分的氢气，氢气和残液在气 液分离器4处分离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢68标准立方 升。
软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 100ml。包装袋外层为铝塑复合膜，两个储液空间的分隔层为聚偏氯乙烯。软质 包装袋1的新溶液储液空间内装有硼氢化钠(NaBH4)15g，氢氧化钠5g,水80g。打 开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有2g Co/Al203氢发生催化剂， 溶液在催化剂的作用下产生0.2升/分的氢气，氢气和残液在气液分离器4处分 离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢33.8标准立方升。 实施例3
软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 500ml。包装材料为聚乙烯薄膜。软质包装袋l的新溶液储液空间内装有硼氢化 钠(NaBH075g。从进液口注入水425g，在新溶液储液空间形成硼氢化钠溶液。
打开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有5g Ni/Al203氢发生催化 剂，溶液在催化剂的作用下产生0.5升/分的氢气，氢气和残液在气液分离器4 处分离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢168标准立方升。
^软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 200ml。包装材料为聚乙烯薄膜。软质包装袋l的新溶液储液空间内装有硼氢化 钠(NaBR040g和氢氧化钠5g。从进液口注入水155g，在新溶液储液空间形成硼 氢化钠溶液。打开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有2g Pt/Al203 氢发生催化剂，溶液在催化剂的作用下产生1升/分的氢气，氢气和残液在气液 分离器4处分离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢85标准立方升。 实施例5
软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 100ml。包装材料为聚乙烯薄膜。软质包装袋l的新溶液储液空间内装有硼氢化 锂(LiBH4)10g和氢氧化锂5g。从进液口注入水85g，在新溶液储液空间形成硼 氢化锂溶液。打开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有2g Pt/Al203 氢发生催化剂，溶液在催化剂的作用下产生0.25升/分的氢气，氢气和残液在 气液分离器4处分离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢40.5标准 立方升。 实施例6
软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，总体积为 100ml。包装材料为聚乙烯薄膜。软质包装袋l的新溶液储液空间内装有硼氢化 钠(KBH4)10g和氢氧化钾2g。从进液口注入水88g，在新溶液储液空间形成硼氢 化钠溶液。打开流量调节器2使溶液流入反应器，反应器3内装有2g Ru/泡沫 镍氢发生催化剂，溶液在催化剂的作用下产生0.2升/分的氢气，氢气和残液在 气液分离器4处分离，残液流入软包装袋的废溶液储液空间。共产氢15标准立 方升。
权利要求
1.一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在于具有相连接的软质包装袋1、流量调节器2、反应器3、气液分离器4，在软质包装袋1上设有进液口5，软质包装袋1由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，软质包装袋1新溶液储液空间内装有硼氢化物固体化合物、硼氢化物固体混合物或硼氢化物混合物的水溶液，反应器3内装有氢发生催化剂。
2. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的软质包装袋1体积为5-500ml。
3. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的硼氢化物燃料软质包装袋1的材料为聚乙烯，聚丙烯，聚丙乙烯， 聚苯乙烯，聚偏氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯醇，这些材料的复合膜或铝塑复合膜。
4. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的硼氢化物固体化合物为LiBH4、 NaBH4或KBH4。
5. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的硼氢化物固体混合物为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的混合物。
6. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的硼氢化物固体混合物水溶液为LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水 溶液。
7. 根据权利要求5所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的与LiBH4、 NaBH4或KBH4相对应的稳定剂为LiOH、 NaOH或KOH, 硼氢化物固体化合物与稳定剂的重量比为1: 0.1-1。
8. 根据权利要求6所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的LiBH4、 NaBH4或KBH4与稳定剂的水溶液中LiBH4、 NaBH4或KBH4 的重量百分比浓度为1-50%,稳定剂重量百分比浓度为1-10%。
9. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特征在 于，所述的氢发生催化剂为过渡金属元素Fe,Co,Ni，Cu，Pd,Pt，Ru及其合金，或这 些元素及其合金的雷尼型催化剂。
10. 根据权利要求1所述的一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器，其特 征在于，所述的氢发生催化剂被担持在^203，分子筛，各种碳材料，树脂或泡沬 金属载体材料上。
全文摘要
本发明公开了一种使用软质包装的硼氢化物氢发生器。它具有相连接的软质包装袋、流量调节器、反应器、气液分离器，在软质包装袋上设有进液口，软质包装袋由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间，软质包装袋新溶液储液空间内装有硼氢化物固体化合物、硼氢化物固体混合物或硼氢化物混合物的水溶液，反应器内装有氢发生催化剂。本发明用薄膜分割两个空间，既能达到反应的要求，又能使反应物与生成物共享空间而不多占体积。这样就使系统在任何时候都能达到体积最小化，从而使硼氢化钠氢发生器在重量和体积储氢密度上都比其它氢发生系统有优势。
文档编号C01B3/06GK101177238SQ20071015616
公开日2008年5月14日 申请日期2007年10月19日 优先权日2007年10月19日
发明者刘宾虹 申请人:浙江大学