硼氢化钠催化水解制氢研究进展

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1、硼氢化钠催化水解制氢研究进展梁艳戴洪斌**王平(中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室沈阳110016)摘要硼氢化钠（NaBH4）催化水解制氢是一项具备车载氢源应用前景的储氢/制氢一体化技术，该技术具有储氢效率高、安全、方便、对环境友好等特点，目前，它已成为各种储氢/制氢技术研究的热点。介绍了NaBH4催化水解制氢的原理，综述了制氢催化剂、反应动力学、反应机理、反应装置的设计和反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)的再生最新研究进展，并对该技术的应用前景进行了展望。关键词硼氢化钠储氢/制氢催化剂反应动力

2、学制氢装置中图分类号:TM911.4;TQ116.2文献标识码：A文章编号：1005-281X(2008)-0000-00ProgressinStudyofHydrogenGenerationfromCatalyticHydrolysisofSodiumBorohydrideSolutionLiangYanDaiHongbin**WangPing(ShenyangNationalLaboratoryforMaterialsScience,InstituteofMetalResearch,ChineseAcad

3、emyofScience,Shenyan110016,China)AbstractHydrogengeneration(HG)fromcatalytichydrolysisofsodiumborohydride(NaBH4)solutionisapromisingon-boardhydrogenstorage/generationintegratedtechnologyinthepracticalapplication.Currently,attentionisbeingextensivelypaidtoNa

4、BH4-basedcatalytichydrolysissystemduetoitsadvantagesofhighhydrogencapacity,safety,convenience,theenvironmentallybenignhydrolysisproductionandsoforth.ThisperspectivepresentstheprincipleofHGfromNaBH4solution,andreviewsthecurrentprogressesinHGsystemofthehydrol

5、ysisofthecatalyst,reactionkinetics,reactionmechanism,designofreactiongeneratorandrecycleofhydrolysisproduction,aimingatprovidinganoutlineofforefrontofthetechnologyforthepracticalapplication.KeywordsSodiumborohydride;Hydrogenstorage/generation;Catalyst;React

6、ionkinetics;Hydrogengenerator16能源是人类生存和发展的基础，当前主要依靠的化石能源终将耗竭，能源价值凸现，为向可持续能源系统过渡，发展大规模可再生能源是主要方法。其中氢能被公认为是未来可再生清洁能源之一，因为它可以直接用于内燃机，或者作为燃料电池的燃料来驱动车辆或作为其它用途的电源。但是，用氢气作为燃料也存在许多困难，主要是缺乏安全、方便、高效和经济的储氢/制氢技术[1–4]。发展高性能储氢系统为氢燃料电池车及各种军用﹑民用便携式电源提供移动氢源是氢能应用的关键环节。相比于高压和

7、低温液化储氢，材料基固态储氢在操作安全性﹑能源效率及储氢容量方面具有显著优势，被公认为最具发展前景的储氢方式。但多年研究表明：已知储氢材料在温和操作温度（<1685℃）下的可逆储氢容量仅为1~3wt.%，远低于车载储氢系统的应用需求（³6.5wt.%），而材料基非可逆储氢因其在放氢性能方面的显著优点而愈发吸引各国学者的密切关注[5–6]。储氢合金等材料通过固气反应实现可逆充/放氢，而非可逆储氢材料通过水解或热解反应制氢，通过化工过程完成氢化物再生，其构成的储氢方式称为化学储氢[7–12]。由于化学储氢将放氢与

8、充氢两个环节分离开来，其技术难度较可逆储氢方式显著降低，因此，化学储氢在现阶段更具备移动氢源的实用性。化学氢化物包括碱金属、碱土金属氢化物及其硼氢化物和氨基硼烷等，其中NaBH4最具代表性。NaBH4最早由Schlesinger和Brown等人合成[13]，它是白色、立方面心晶体粉末，密度为1.04~1.07g·cm-3，能溶于水、液氨、乙醇、有机胺和多元醚等溶剂。纯的NaBH4有较高的热稳定性，真