專利名稱：鋁粉制氫的固體組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁粉制氫的固體組合物，該技術制備的氫氣可以應用到汽車尾氣的后處理行業和燃料電池車，也可以直接輸入到傳統內燃機的進氣管中。
背景技術：
當前，全球面臨能源和環境的綜合挑戰。為應付日益嚴酷的能源緊張，各國政府和·汽車企業緊鑼密鼓的開發新能源汽車，包括燃料電池車、鋰離子電池車以及超級電容車。鋰離子電池車以及超級電容車都面臨復雜的電化學材料瓶頸問題，估計未來5 10年內很難獲得突破性的技術進展，還要依靠傳統的燃油汽車；而燃料電池車雖然高效，但是仍面臨氫氣的制取和儲存的尖端問題，估計未來3飛年內很難獲得突破性的技術進展，還要依靠傳統的燃油汽車。在傳統汽車的節能技術領域，各種新的技術選項正在進行探索，仍沒有突破進展，提高燃燒效率和開發替代能源是傳統內燃機領域的挑戰。在傳統汽車的排放達標的技術手段選擇方面，人們仍然面臨不少的難題，例如，如何消除NOX和PM方面存在矛盾和制約因素，如何能既能有效消除N0X，又能適當除去PM是當前的前沿技術開發領域。上述幾個方面的關鍵問題的突破似乎都與氫氣有關。例如，高效穩定的氫氣來源驅動的燃料電池車；采用廉價的氫氣作為還原劑成分去除內燃機的NOX和PM污染物；采用穩定的氫氣流，引入到傳統內燃機的進氣管，不僅能增加燃燒熱值，改善功率輸出，實現節能，同時也能減少NOX和PM污染物的逸出量。如何高效的、廉價的和穩定的獲得氫氣流是問題的關鍵點。圍繞此方面的技術，人們或采取電解水制氫氣的辦法，或采取低分子醇類和烴類裂解制氫氣的辦法等，但是，都存在缺陷和不足，無法大批量生產應用。也有采取金屬水解制氫氣的辦法，但是，限于化學反應的不能穩定進行，該技術也停留在試驗室階段。檢索發現，專利申請號為的CN201010555467. 4 ‘一種由含烴原料氣制氫氣的開工方法’專利是采用工業烴類原料進行制氫、專利申請號為CN200910045439. 5的‘氫氣發生裝置’專利是采用金屬硼氫化物為原料進行制氫、專利申請號為CN200810215025. 8的‘工業法制氫氣及裝置’專利是采用高溫下類似水煤氣發生爐的思路進行制氫、專利申請號為的CN200820158518.8 ‘一種制備氫氣的設備’專利是描述一種簡易的制氫裝置、專利申請號為CN200920009697. 3的‘一種即時自控氫氣發生裝置’專利描述的是軍用的采用金屬硼氫化物為原料制氫的工藝、專利申請號為CN200710119058.8的‘一種用于燃料電池的氫氣的制備方法’專利仍是采用硼氫化物作為原料進行制氫、專利申請號為的CN200610021956. 5 ‘電能制氫及氫能發電的聯合裝置’專利是采用電解水制氫氣的思路、專利申請號為CN93110994. 9的‘用鋁炭嵌合物制備氫氣的方法及其裝置’專利是通過將鋁粒與無定型炭粒按Al : C=I: (O.f 0.3)重量比嵌合后，經活化液活化后，置于制氫氣裝置中，再加入水，在光照或加溫條件下，使水分子解離收集氫氣，所說的制氫裝置包括二個上、下相扣的U形筒體，筒體底中部設有滑桿或滑桿導管，上U形筒體底上設有帶塞的投料管和帶開關的輸氫氣管進行制氫，其中，鋁碳嵌合可能不充分，引起制氫反應不徹底等。檢索發現，還沒有以金屬鋁為活性基質進行高效制氫專利申請。2009年，中鋁網綜合科技日報刊登消息俄羅斯科學家已成功研制出一種可以從自來水中提取氫氣的小型裝置，利用普通的鋁與水反應產生氫氣，所獲得的大量氫氣既可以用來驅動汽車，也可以裝入特制的燃料電池中用來發電。但是，并沒有公開是采用何種技術能使普通的鋁與水反應產生氫氣，也沒有檢索到其專利的申報。在試驗室內，依靠多種輔助原料和溫度等條件，可以實現利用普通的鋁與水反應產生氫氣的過程。但是，如何能高效、連續和穩定的獲得氫氣的大工業方法是一個空白點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鋁粉制氫的固體組合物，其可以消除鋁表面的氧化鋁 膜對鋁與水反應產生氫氣的障礙，并能加快反應速度，并能產生穩定的氫氣流。本發明的技術方案是這樣實現的一種鋁粉制氫的固體組合物，其特性在于由鋁粉、食鹽和硅溶膠組成，按質量份數其中含鋁粉為2 20份，食鹽為(Tl份，硅溶膠0. 5^3份，酒精0.01、. I份。所述的鋁粉為球型的或片狀的，粒徑l(T50iim或300 1300目。所述的食鹽是指民用食鹽，或是粉狀的工業鹽，粒徑5015001! m。所述的硅溶膠為堿性的、高鈉含量的硅溶膠，硅含量25 35%的硅溶膠。所述的鋁粉制氫的固體組合物的制備工藝如下
(1)準確稱取鋁粉、硅溶膠和酒精；硅溶膠和酒精調和均勻；
(2)準確稱取食鹽；
(3)在攪拌機中，或和面機中加入(I)，攪拌捏合，時間為5 20min ;然后加入食鹽，繼續攪拌或捏合5 20min ；
(4)按需求，手工模壓成柱狀體、球狀體或方塊狀；
(5)移入真空干燥箱內，真空度保持在133Pa，溫度95 105°C條件下，干燥2(T30min。本發明的積極效果在于其依靠硅溶膠的粘結性，把鋁粉和食鹽的顆粒物經過捏合，制成一定的固體形狀，改善化學反應的微觀界面，提高了反應的連續性，應用于高效制氫提高反應速度和制氫效率，穩定可控，具有很高的實用價值。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進一步描述，實施例為進一步闡明本發明的特點，不等同于限制本發明，對于本領域的技術人員依照本發明進行的更改，均應包含在本發明的保護范圍之內。實施例I
準確稱取粒徑20 y m的20份片狀鋁粉中，加入0. 5份硅溶膠和0. I份酒精調和均勻后的液體，在攪拌機中攪拌，時間為5min ;手工模壓成塊狀體；移入真空干燥箱內，真空度保持在133Pa，溫度95°C條件下，干燥20min，制成非松散狀的固體組合物。把IOOg的此固體組合物放入裝有300g的2%wt的氫氧化鈉溶液的三角燒瓶中，當溫度為2(T30°C的條件下，固體組合物表面連續逸出氫氣泡，約30min后氫氣泡逸出逐漸減弱；加熱三角燒瓶，當溫度為55飛5°C的條件下，固體組合物表面大量連續逸出氫氣泡，約40min后氫氣泡逸出逐漸減弱；冷卻三角燒瓶到2(T30°C的條件下，逸出氫氣泡仍在繼續，但明顯減弱，放置24h后，此固體組合物仍保持固定形狀，反應不完全。實施例2
準確稱取粒徑50 y m的2份的片狀鋁粉中，加入3份硅溶膠和0. 01份酒精調和均勻后的液體，在攪拌機中攪拌，時間為5min ;手工模壓成塊狀體；移入真空干燥箱內，真空度保持在133Pa，溫度100°C條件下，干燥20min，制成堅硬的塊狀固體組合物。把IOOg的此固體組合物放入裝有300g的2%wt的氫氧化鈉溶液的三角燒瓶中，當溫度為2(T30°C的條件下，可見固體組合物表面連續逸出氫氣泡，約30min后氫氣泡逸出逐漸消失；加熱三角燒瓶，當溫度為55飛5°C的條件下，可見固體組合物表面有連續逸出 氫氣泡，約40min后氫氣泡逸出逐漸消失；冷卻三角燒瓶到2(T30°C的條件下，幾乎觀察不到逸出氫氣泡，放置24h后，此固體組合物仍保持固定形狀，反應不完全。實施例3
準確稱取粒徑30 y m的15份的片狀鋁粉中，加入3份硅溶膠和0. I份酒精調和均勻后的液體，在攪拌機中攪拌捏合，時間為5min，然后加入粒徑300 y m食鹽I份，繼續捏合5min ;手工模壓成塊狀體；移入真空干燥箱內，真空度保持在133Pa，溫度100°C條件下，干燥20min，制成具備一定形狀的稍硬的塊狀固體組合物。把IOOg的此固體組合物放入裝有300g的2%wt的氫氧化鈉溶液的三角燒瓶中，當溫度為2(T30°C的條件下，可見固體組合物表面連續均勻的逸出氫氣泡，約30min后氫氣泡逸出速度不變；加熱三角燒瓶，當溫度為55飛5°C的條件下，可見固體組合物表面有激烈的連續氫氣泡逸出，約40min后仍保持穩定的氫氣泡逸出；冷卻三角燒瓶到2(T30°C的條件下，仍可見固體組合物表面連續均勻的逸出氫氣泡；放置48h后，此固體組合物完全溶解，反應完全，混合液體為絮狀懸浮液。
權利要求
1.一種鋁粉制氫的固體組合物，其特性在于由鋁粉、食鹽和硅溶膠組成，按質量份數其中含鋁粉為2 20份，食鹽為(Tl份，硅溶膠0. 5^3份，酒精0. OTO. I份。
2.根據權利要求I所述的鋁粉制氫的固體組合物，其特征在于所述的鋁粉為球型的或片狀的，粒徑l(T50iim或300 1 300目。
3.根據權利要求I所述的鋁粉制氫的固體組合物，其特征在于所述的食鹽是指民用食鹽，或是粉狀的工業鹽，粒徑5(Tl500 u m。
4.根據權利要求I所述的鋁粉制氫的固體組合物，其特在于所述的硅溶膠為堿性的、高鈉含量的硅溶膠，硅含量25 35%的硅溶膠。
5.根據權利要求I所述的鋁粉制氫的固體組合物，其特征在于所述的鋁粉制氫的固體組合物的制備工藝如下 (1)準確稱取鋁粉、硅溶膠和酒精；硅溶膠和酒精調和均勻； (2)準確稱取食鹽； (3)在攪拌機中，或和面機中加入(I)，攪拌捏合，時間為5 20min ;然后加入食鹽，繼續攪拌或捏合5 20min ； (4)按需求，手工模壓成柱狀體、球狀體或方塊狀； (5)移入真空干燥箱內，真空度保持在133Pa，溫度95 105°C條件下，干燥2(T30min。
全文摘要
本發明涉及一種鋁粉制氫的固體組合物，其特性在于由鋁粉、食鹽和硅溶膠組成，按質量份數其中含鋁粉為2~20份，食鹽為0~1份，硅溶膠0.5~3份，酒精0.01~0.1份。其依靠硅溶膠的粘結性，把鋁粉和食鹽的顆粒物經過捏合，制成一定的固體形狀，改善化學反應的微觀界面，提高了反應的連續性，應用于高效制氫提高反應速度和制氫效率，穩定可控，具有很高的實用價值。
文檔編號C01B3/08GK102976269SQ20111026171
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者張克金, 米新艷, 崔龍, 許德超, 應善強, 劉國軍, 于麗娜 申請人:中國第一汽車股份有限公司