一種硼氮系儲氫纖維的制備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于氫氣儲存技術及新材料合成領域，具體涉及一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，以及其應用。
【背景技術】
[0002]氫能是一種高效、潔凈、可再生利用的二次能源，為解決當前大量使用化石燃料可能導致的氣候、環境惡化及資源枯竭等問題提供了理想的應對方案，因而受到世界各國的普遍關注。但氫能的規模化商業應用面臨著氫的制取、儲運和應用等環節一系列的技術挑戰。由于氫氣存在易燃、易爆、易擴散以及常溫常壓條件下體積能量密度低等問題，發展高效、安全的氫儲運技術面臨的挑戰最為突出，是制約氫能利用的“瓶頸”環節。
[0003]儲氫方式主要有三種:高壓氣瓶、低溫液氫和材料基固態儲氫。高壓氣態儲存雖擁有成熟的商業應用技術，但儲氫密度低、安全性差，而低溫液氫面臨液化能耗高、絕熱技術復雜且自揮發難以避免等問題，所以這兩種傳統氫儲存方式難以滿足對儲氫條件最為苛刻的車載儲氫應用要求。材料基固態儲氫是通過化學反應或物理吸附將氫儲存于固態材料中，在儲氫密度、能源效率及操作安全性等方面具有顯著優勢，被公認為是最有發展前景的一種儲氫方式。
[0004]硼氮系氫化物是一類極具潛力的儲氫材料，其輕質元素硼和氮能夠結合多個氫原子使得它們具有較高的氫容量。另外，硼上的氫原子和氮上的氫原子分別趨向于帶負電荷的氫和帶正電荷的氫，這使得所有硼氮系儲氫材料結構中都存在雙氫鍵網絡，(正氫與負氫)雙氫的結合可以有效促進放氫反應。
[0005]在硼氮系儲氫材料中氨硼烷具備較高的理論氫含量(19.6wt%)，但是其較緩慢的放氫動力學，熱分解過程中同時釋放的有毒副產物氣體(硼氮苯，氨氣和雙硼烷)，限制了該材料直接作為氫載體應用于燃料電池。目前，利用一些成熟的改性手段可以促進氨硼烷高效的放氫，其中采用納米化方法改性效果尤為明顯。納米結構材料通常表現出與體相材料不同的物理行為。減小氫化物的顆粒尺寸至納米量級，將顯著增大比表面能、縮短擴散/傳質距離、提高形核激活能及相界面接觸，從而顯著改善材料體系的放氫性能。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，使其在100°C時放出不低于10wt%的純氫氣。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，包括如下步驟:將聚乙烯吡咯烷酮與醇液配置成膠體A，將氨硼烷固體粉末和氯化鎂溶于膠體A，得到膠體B，在注射器上裝平針頭，抽取膠體B后裝入注射栗，針頭與接收板之間保持一定的距離并通過高壓發生器加上電場，用注射栗將膠體B擠出，在接收板上即得到所述硼氮系儲氫纖維。
[0008]所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其醇液為甲醇、乙醇或丙二醇。
[0009]所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，每300mg聚乙烯吡咯烷酮對應醇液的加入量為5— 15mL。
[0010]所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其注射器使用8 —12號平針頭。
[0011]所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其高壓電場電壓為10 — 15kV。
[0012]所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其注射栗注射速度為150— 400 μ L/ho
[0013]本發明的目的之二是提供一種復合儲氫材料的應用。
[0014]主要用途:用于釋放氫氣。
[0015]本發明的有益效果在于:通過靜電紡絲方法制備的氨硼烷纖維可明顯改善放氫性能，使其在100°C時放出不低于10wt%的純氫，并且氨硼烷纖維制備方法工藝簡單、易于實現，成本適中。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例1中氨硼烷纖維的SEM照片；
圖2是本發明實施例1中氨硼烷纖維的熱分解質譜曲線；
圖3是本發明實施例1中氨硼烷纖維與純氨硼烷的恒溫放氫對比曲線。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0018]實施例1
將320mg聚乙烯吡咯烷酮與1mL甲醇配置成膠體。
[0019]將76mg氨硼烷固體粉末和4mg氯化鎂溶于上述膠體。
[0020]用注射器抽取膠體后裝入注射栗，在注射器上裝12號平針頭。
[0021]針頭與接收板之間保持1cm并通過高壓發生器加上14kV的電場，注射栗以300 μ L/h的注射速度將膠體擠出，在接收板上即得到所述氨硼烷纖維。
[0022]氨硼烷纖維的SEM照片如圖1所示；氨硼烷纖維的熱分解質譜曲線如圖2所示，其中升溫速度為5攝氏度/分鐘；氨硼烷纖維與純氨硼烷的恒溫放氫對比曲線如圖3所示。
[0023]實施例2
將320mg聚乙烯吡咯烷酮與15mL乙醇配置成膠體。
[0024]將76mg氨硼烷固體粉末和4mg氯化鎂溶于上述膠體。
[0025]用注射器抽取膠體后裝入注射栗，在注射器上裝9號平針頭。
[0026]針頭與接收板之間保持1cm并通過高壓發生器加上15kV的電場，注射栗以235 μ L/h的注射速度將膠體擠出，在接收板上即得到所述氨硼烷纖維。
[0027]實施例3
將300mg聚乙烯吡咯烷酮與5mL丙二醇配置成膠體。
[0028]將76mg氨硼烷固體粉末和4mg氯化鎂溶于上述膠體。
[0029]用注射器抽取膠體后裝入注射栗，在注射器上裝8號平針頭。
[0030]針頭與接收板之間保持1cm并通過高壓發生器加上1kV的電場，注射栗以150 μ L/h的注射速度將膠體擠出，在接收板上即得到所述氨硼烷纖維。
[0031]實施例3 將300mg聚乙烯吡咯烷酮與15mL丙二醇配置成膠體。
[0032]將76mg氨硼烷固體粉末和4mg氯化鎂溶于上述膠體。
[0033]用注射器抽取膠體后裝入注射栗，在注射器上裝8號平針頭。
[0034]針頭與接收板之間保持1cm并通過高壓發生器加上1kV的電場，注射栗以400 μ L/h的注射速度將膠體擠出，在接收板上即得到所述氨硼烷纖維。
[0035]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，以及部分運用的實施例，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于:包括如下步驟 a)、將聚乙烯吡咯烷酮與醇液配置成膠體A; b)、將氨硼烷固體粉末和氯化鎂溶于膠體A，得到膠體B; C)、在注射器上裝平針頭，抽取膠體B后裝入注射栗； d)、針頭與接收板之間保持一定的距離并通過高壓發生器加上電場，用注射栗將膠體B擠出，在接收板上即得到所述硼氮系儲氫纖維。2.根據權利要求1所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于，所述的醇液為甲醇、乙醇或丙二醇。3.根據權利要求1所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于，每300mg聚乙烯吡咯烷酮對應醇液的加入量為5 — 15mL。4.根據權利要求3所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于，所述的注射器使用8 —12號平針頭。5.根據權利要求4所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于，所述的高壓電場電壓為10 — 15kV。6.根據權利要求5所述的一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，其特征在于，所述的注射栗注射速度為150— 400 μ L/ho7.一種如權利要求1所述硼氮系儲氫纖維的應用，其特征在于:用于釋放氫氣。
【專利摘要】本發明公開了一種硼氮系儲氫纖維的制備方法，包括如下步驟：將聚乙烯吡咯烷酮與醇液配置成膠體A，將氨硼烷固體粉末和氯化鎂溶于膠體A，得到膠體B，在注射器上裝平針頭，抽取膠體B后裝入注射泵，針頭與接收板之間保持一定的距離并通過高壓發生器加上電場，用注射泵將膠體B擠出，在接收板上即得到所述硼氮系儲氫纖維；通過本方法制備的氨硼烷纖維可明顯改善放氫性能，使其在100℃時放出不低于10wt%的純氫，并且氨硼烷纖維制備方法工藝簡單、易于實現，成本適中；還公開了其應用，用于釋放氫氣。
【IPC分類】D01F6/44, D01F1/10
【公開號】CN105063786
【申請號】CN201510553437
【發明人】唐子威, 吳飛, 管道安, 袁斌
【申請人】中國船舶重工集團公司第七一二研究所, 湖北長海新能源科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月1日