NaBH-,4-溶液水解產(chǎn)氫催化劑的研究.pdf

1、氫氣作為一種清潔能源在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，為了克服未來的能源缺乏和環(huán)境問題，大力發(fā)展利用氫能的技術(shù)很重要。燃料電池是一種清潔高效的電化學(xué)的發(fā)電裝置，它的最佳燃料為氫氣，利用氫作為載能體，采用燃料電池技術(shù)將氫與大氣中的氧轉(zhuǎn)化為各種用途的電能是未來能源技術(shù)發(fā)展的方向。但是，用氫氣作燃料電池的燃料也存在許多困難，主要是缺乏便捷、直接的供氫方法和安全、高效、經(jīng)濟(jì)、輕便的儲氫技術(shù)。因此，找到安全儲存氫氣的方法是發(fā)展氫能汽車和輕便電源技術(shù)的關(guān)

2、鍵。 NaBH4催化水解制氫是一種方便、實(shí)用、且能有效制備高純度氫氣的氫氣發(fā)生技術(shù)。這一方法的優(yōu)點(diǎn)在于氫的生成速度容易控制；制得的氫氣純度高，不需要純化過程，可直接作為燃料電池的燃料；催化劑可以循環(huán)使用；NaBH4水解后產(chǎn)生的副產(chǎn)物NaBO2無污染且可以回收循環(huán)使用。但是，目前研究者所普遍采用的硼氫化鈉水解發(fā)生氫的技術(shù)路線，即NaBH4堿性水溶液通過載有Pt、Ru等活性物質(zhì)的催化劑發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生H2，還存在著很多的問題，例如使

3、用貴重金屬催化劑，催化劑在使用過程中遭到破壞，壽命短等，使得此種方法的實(shí)際應(yīng)用受到了極大的限制。 本文在對國內(nèi)外NaBH4溶液水解制氫反應(yīng)催化劑的研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，以摻雜金屬元素來提高Co-B催化劑的催化性能為研究目標(biāo)，采用XRD、SEM、BET以及催化水解反應(yīng)速率測試等手段，比較系統(tǒng)的研究了通過化學(xué)摻雜制備的Co-Mn-B，Co-Cu-B和Co-Mg-B催化劑的成分、結(jié)構(gòu)及水解反應(yīng)條件(NaOH濃度、反應(yīng)溫度)對其

4、催化水解性能的影響規(guī)律與機(jī)制。結(jié)果表明，摻雜的過渡族金屬元素Mn，Cu以及堿土金屬M(fèi)g三種非貴金屬均對Co-B催化劑催化硼氫化鈉的水解反應(yīng)有較好的促進(jìn)作用，其中Cu元素最佳，Mg元素次之，Mn元素最差。本文還分析了NaBH4堿性溶液的最佳配比和反應(yīng)溫度對催化劑性能影響的機(jī)理。在室溫20度，20wt％的NaBH4和5wt％的NaOH混合溶液中，400度煅燒的Co/Cu比例為3：1的催化劑的產(chǎn)氫速率可超過4L/min·g。通過計算，在20度