專(zhuān)利名稱(chēng)：包含氫化物和氫氧化物的儲(chǔ)氫材料及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)氫組合物、這種儲(chǔ)氫組合物的制造方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
由于氫可以與空氣清潔地反應(yīng)產(chǎn)生副產(chǎn)物水，所以是一種理想的能源。為提高氫作為燃料源的合意性，特別是對(duì)于移動(dòng)式應(yīng)用來(lái)說(shuō)，理想的是增加每單位體積和每單位質(zhì)量存儲(chǔ)體的可用能量含量。目前，它是通過(guò)傳統(tǒng)的方法如在高壓下存儲(chǔ)，在數(shù)千磅/平方英寸(例如，5,000-10,000psi)下，冷卻到液態(tài)，或吸收到固體如金屬氫化物中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。加壓和液化需要相對(duì)昂貴的處理和存儲(chǔ)設(shè)備。
將氫存儲(chǔ)在固體材料如金屬氫化物中，可以提供作為存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)說(shuō)相對(duì)較高和致密的體積氫密度。將氫限制成固體的可取之處在于氫在加熱時(shí)可以脫附，從而提供一種可控的氫源。
為促進(jìn)氫的利用，有人提出了可充電儲(chǔ)氫設(shè)備。這種設(shè)備可以相對(duì)較簡(jiǎn)單，通常只設(shè)計(jì)成一個(gè)其中導(dǎo)熱介質(zhì)傳送脫附所需熱量的管殼式熱交換器。所述導(dǎo)熱介質(zhì)在與容納儲(chǔ)氫材料的室相分離的管道中供給。因此，在需要釋放氫時(shí)，可以將不同溫度的流體在所述管道中循環(huán)，與儲(chǔ)氫材料進(jìn)行熱交換，以促進(jìn)氫的釋放。對(duì)于某些材料，存儲(chǔ)介質(zhì)的再充電可以通過(guò)將氫泵入所述室并穿過(guò)儲(chǔ)氫材料，同時(shí)由導(dǎo)熱介質(zhì)帶走熱量，由此促進(jìn)充電或加氫過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。在美國(guó)專(zhuān)利US6,015,041中給出了一種設(shè)計(jì)成為溫度管理提供適當(dāng)?shù)膫鳠岜砻婧蛯?dǎo)熱介質(zhì)的示例性?xún)?chǔ)氫材料和存儲(chǔ)裝置。
目前，重量相對(duì)較輕的儲(chǔ)氫材料的選擇主要限于能提供幾個(gè)重量百分比儲(chǔ)氫容量的鎂和鎂基合金，它們基本上是已知最好的具有一些可逆特性的傳統(tǒng)存儲(chǔ)材料。但是，所述鎂基材料的局限性在于它們?cè)诜浅８叩臏囟群透邭錃鈮毫ο挛諝?。此外，所述存?chǔ)材料的加氫一般會(huì)受鎂的表面氧化的阻礙。其它例子，如LaNi5和TiFe，由于極重，單位重量的氫存儲(chǔ)密度較低。
因此，為滿(mǎn)足對(duì)改進(jìn)的儲(chǔ)氫介質(zhì)的需要，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的儲(chǔ)氫組合物、其作為存儲(chǔ)介質(zhì)的應(yīng)用以及形成這種材料的方法。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明提供一種制氫方法，包括在氫化物組分與氫氧化物組分之間進(jìn)行反應(yīng)以形成氫和氧化物組分，其中所述氫氧化物組分具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種從儲(chǔ)氫材料中釋放氫的方法，包括將第一儲(chǔ)氫材料與第二儲(chǔ)氫材料混合。第一儲(chǔ)氫材料包含由MIXHX表示的氫化物，第二儲(chǔ)氫材料包含由MIIy(OH)y表示的氫氧化物，其中MI和MII各自代表除氫之外的一種陽(yáng)離子或多種陽(yáng)離子的混合物，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)。該方法進(jìn)一步包括在所述第一存儲(chǔ)材料與所述第二存儲(chǔ)材料之間進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的時(shí)間和溫度應(yīng)足以產(chǎn)生含氧化物材料的反應(yīng)產(chǎn)物和氫。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)的儲(chǔ)氫組合物，其中在加氫態(tài)時(shí)該組合物包含具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子的氫化物和氫氧化物。在脫氫態(tài)，該組合物包含氧化物。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種制造氫氣源的方法，包括通過(guò)使氫化物和氫氧化物在固態(tài)反應(yīng)中反應(yīng)以產(chǎn)生脫氫反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣而從包含氫化物和氫氧化物的固態(tài)加氫起始材料組合物中釋放氫。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種由氫化物與具有除氫之外的陽(yáng)離子的氫氧化物構(gòu)成的混合物，當(dāng)存在至少以下條件之一時(shí)它們各自的特征在于能促使從另一個(gè)中釋放氫催化劑和高溫。
本發(fā)明另一方面涉及一種包括燃料電池和存儲(chǔ)單元的供電裝置，其中所述燃料電池以氫為燃料，所述存儲(chǔ)單元含有一種具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)的儲(chǔ)氫材料。所述存儲(chǔ)材料釋放在燃料電池中用作燃料的氫。所述存儲(chǔ)材料的加氫態(tài)包括具有除氫之外的一種陽(yáng)離子的氫氧化物和氫化物。有一個(gè)填料通路與所述存儲(chǔ)單元相連，并向存儲(chǔ)單元中的脫氫存儲(chǔ)材料供給氫。
由以下詳細(xì)說(shuō)明將可明了本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)明確，解釋本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)施例只用于說(shuō)明目的，并不用于限制本發(fā)明的范圍。
附圖簡(jiǎn)述由以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖將可更全面地理解本發(fā)明，其中

圖1是通過(guò)改進(jìn)的容量型Sievert儀器分析所測(cè)量的含氫化鋰和氫氧化鋰的儲(chǔ)氫材料的氫產(chǎn)量，由失氫重量百分比表示；圖2比較了含氫化鋰和氫氧化鋰的第一樣品與含氫化鋰、氫氧化鋰和催化劑的第二樣品的儲(chǔ)氫材料氫產(chǎn)量，其中在改進(jìn)型Sievert儀器中逐漸升溫；圖3是通過(guò)改進(jìn)的容量型Sievert儀器分析所測(cè)得的含氫化鈉和氫氧化鋰的儲(chǔ)氫材料隨時(shí)間的氫產(chǎn)量圖；和圖4是通過(guò)改進(jìn)的容量型Sievert儀器分析所測(cè)得的含有由硼氫化鋰與氫氧化鋰組成的一種復(fù)合氫化物的儲(chǔ)氫材料隨時(shí)間的氫產(chǎn)量圖。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的以下說(shuō)明本質(zhì)上只是示例性的，絕非意在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
一方面，本發(fā)明提供由儲(chǔ)氫材料體系產(chǎn)生和釋放氫的方法。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，提供了一種通過(guò)使氫化物組分與具有一或多種除氫之外的陽(yáng)離子的氫氧化物組分反應(yīng)而從儲(chǔ)氫材料釋放氫的方法。上述制氫反應(yīng)產(chǎn)生氫和含氧化物組分的反應(yīng)副產(chǎn)物。在本文中，術(shù)語(yǔ)″組合物″或“組分”泛指至少含有優(yōu)選的化合物，同時(shí)還可包含包括雜質(zhì)在內(nèi)的其它物質(zhì)或化合物的物質(zhì)。術(shù)語(yǔ)″材料″也泛指含有優(yōu)選的化合物或組合物的物質(zhì)。
另一方面，本發(fā)明提供儲(chǔ)氫材料。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，儲(chǔ)氫組合物具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)，由此提供可以?xún)?chǔ)存和隨后釋放氫的兩個(gè)不同物理狀態(tài)。在加氫態(tài)，組合物中包含氫化物和氫氧化物。在脫氫態(tài)，組合物中包含氧化物。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氫化物由通式MIxHx表示，其中MI代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x代表MI的平均價(jià)態(tài)，其中所述平均價(jià)態(tài)維持該化合物的電荷中性。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氫氧化物由通式MIIy(OH)y表示，其中MII代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，其中所述平均價(jià)態(tài)維持該化合物的電荷中性。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氫化物組分由通式MIxHx表示且所述氫氧化物組分由MIIy(OH)y表示，其中MI和MII分別代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)，其中所述平均價(jià)態(tài)分別維持各自化合物的電荷中性。
根據(jù)本發(fā)明，MI和MII各自代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子或多種陽(yáng)離子的混合。應(yīng)當(dāng)注意，MI和MII彼此獨(dú)立選擇。因此，本發(fā)明考慮了包含同種陽(yáng)離子的MI和MII，或在替代優(yōu)選實(shí)施方案中，MI和MII包含彼此不同種的陽(yáng)離子。此外，MI、MII或兩者都可以選擇為包含兩個(gè)或更多不同種陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。在MI或MII或兩者都是復(fù)合陽(yáng)離子的情形，MI和MII可以包含一或多種相同的陽(yáng)離子，也可以具有彼此完全不同種的陽(yáng)離子。氫化物往往被稱(chēng)作復(fù)合氫化物，在本發(fā)明中它也被進(jìn)一步考慮到了。復(fù)合氫化物包含兩種陽(yáng)離子，但其中一種陽(yáng)離子與氫形成陰離子基團(tuán)，該基團(tuán)進(jìn)一步與第二種陽(yáng)離子相互作用。這一概念可以由下式表示，將氫化物表示為MIxHx，其中MI包含兩種不同的陽(yáng)離子即M′和M″，從而使MI＝M′+M″。從而，氫化物可以表示為M′da(M″bHc)a-d，其中(M″bHc)是陰離子基團(tuán)，d＝(c-b)并選擇a、b、c和d使化合物保持電荷平衡和電中性。對(duì)于本發(fā)明的所有優(yōu)選實(shí)施方案都優(yōu)選的陽(yáng)離子種類(lèi)包括金屬陽(yáng)離子以及非金屬陽(yáng)離子如硼。此外，MII也任選地可以選擇為有機(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)非金屬陽(yáng)離子，如CH3。
在本發(fā)明的化合物形式中，構(gòu)成MI和MII的優(yōu)選的陽(yáng)離子或陽(yáng)離子混合的元素如下。對(duì)于氫化物和氫氧化物都優(yōu)選的某些陽(yáng)離子種類(lèi)包括鋁(Al)、硼(B)、鋇(Ba)、鈹(Be)、鈣(Ca)、銫(Cs)、鉀(K)、鋰(Li)、鎂(Mg)、鈉(Na)、銣(Rb)、硅(Si)、鍶(Sr)、鈦(Ti)、釩(V)及其混合物。特別優(yōu)選的元素包括鋁(Al)、硼(B)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鉀(K)、鋰(Li)、鎂(Mg)、鈉(Na)、鍶(Sr)、鈦(Ti)及其混合物。最優(yōu)選陽(yáng)離子種類(lèi)是Li和Na。由上述已知種類(lèi)類(lèi)推，根據(jù)熱力學(xué)預(yù)計(jì)，但尚未證實(shí)，也可使用以下補(bǔ)充的上述之外的陽(yáng)離子種類(lèi)，包括砷(As)、鎘(Cd)、鈰(Ce)、銪(Eu)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、汞(Hg)、銦(In)、鑭(La)、錳(Mn)、釹(Nd)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鐠(Pr)、銻(Sb)、鈧(Sc)、硒(Se)、釤(Sm)、錫(Sn)、釷(Th)、鉈(Tl)、鎢(W)、釔(Y)、鐿(Yb)、鋅(Zn)、鋯(Zr)。對(duì)于MII，另一種可行的陽(yáng)離子包括低分子量的有機(jī)基團(tuán)，如甲基(CH3)、乙基(C2H5)和丙基(C3H7)。
鑒于以上所述，陽(yáng)離子種類(lèi)MI或MII一般包括鋁(Al)、砷(As)、硼(B)、鋇(Ba)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鈰(Ce)、銫(Cs)、銅(Cu)、銪(Eu)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、汞(Hg)、銦(In)、鉀(K)、鑭(La)、鋰(Li)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鈉(Na)、釹(Nd)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鐠(Pr)、銣(Rb)、銻(Sb)、鈧(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、釤(Sm)、錫(Sn)、鍶(Ni)、釷(Th)、鈦(Ti)、鉈(Tl)、鎢(W)、釔(Y)、鐿(Yb)、鋅(Zn)和鋯(Zr)。此外，MII可以包括有機(jī)陽(yáng)離子種類(lèi)，如甲基(CH3)、乙基(C2H5)和丙基(C3H7)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，固態(tài)的氫化物組分(即微粒形式的)與氫氧化物組分(即微粒形式的)通過(guò)固態(tài)反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生并釋放氣態(tài)氫和包括氧化物的固態(tài)副產(chǎn)物化合物。其中所述氫化物組分選擇為MIxHx，且所述氫氧化物組分選擇為MIIy(OH)y，制氫反應(yīng)按以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行 其中如上所述，x是MI的平均價(jià)態(tài)，y是MII的平均價(jià)態(tài)，其中x和y維持各自化合物的電荷中性。由此，儲(chǔ)氫組合物的加氫態(tài)對(duì)應(yīng)于加氫的氫化物和加氫的氫氧化物，而脫氫的儲(chǔ)氫組合物對(duì)應(yīng)于所述一或多種包括氧化物的副產(chǎn)物化合物。請(qǐng)注意，當(dāng)MI和MII是相同種的可用M表示的陽(yáng)離子時(shí)，上述反應(yīng)機(jī)制可以簡(jiǎn)化為 其中z代表M的平均價(jià)態(tài)，它維持化合物的電荷中性。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地至少一種副產(chǎn)物組合物包含一種具有所述氫氧化物和氫化物的一或多種陽(yáng)離子(即MI或MII或兩者)的氧化物。陽(yáng)離子種類(lèi)的獨(dú)立選擇可以改變上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)算量以及所形成的副產(chǎn)物化合物種類(lèi)。請(qǐng)注意，氧化物副產(chǎn)物化合物MI2/xO和MII2/yO(或當(dāng)MI和MII是相同的陽(yáng)離子M時(shí)，M2/zO)可能在熱動(dòng)力學(xué)上有利于形成和/或分解成不同的副產(chǎn)物化合物。此外，通過(guò)某些反應(yīng)物和它們的某些化學(xué)計(jì)算量，上述氧化物副產(chǎn)物化合物可以還包含高階復(fù)合氫化物，例如下面將詳細(xì)記述的那些。這些進(jìn)一步的副產(chǎn)物是由與初級(jí)副產(chǎn)物相同的大致組分構(gòu)成的，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，根據(jù)所含陽(yáng)離子種類(lèi)的不同它們具有不同的價(jià)態(tài)、原子比或化學(xué)計(jì)算量。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案中，儲(chǔ)氫組合物包括選自以下組的氫化物氫化鋰(LiH)、氫化鈉(NaH)、氫化鉀(KH)、氫化鈹(BeH2)、氫化鎂(MgH2)、氫化鈣(CaH2)、氫化鍶(SrH2)、氫化鈦(TiH2)、氫化鋁(AlH3)、氫化硼(BH3)及其混合物。特別優(yōu)選的氫化物組分包含LiH或NaH。
在本發(fā)明的替代優(yōu)選實(shí)施方案中，儲(chǔ)氫組合物包括選自以下組的復(fù)合氫化物硼氫化鋰(LiBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)、硼氫化鎂(Mg(BH4)2)、硼氫化鈣(Ca(BH4)2)、鋁氫化鋰(LiAlH4)、鋁氫化鈉(NaAlH4)、鋁氫化鎂(Mg(AlH4)2)、鋁氫化鈣(Ca(AlH4)2)及其混合物。特別優(yōu)選的復(fù)合氫化物包括硼氫化鋰(LiBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)、鋁氫化鋰(LiAlH4)和鋁氫化鈉(NaAlH4)。
此外，本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施方案包含選自以下組的氫氧化物組分氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈹(Be(OH)2)、氫氧化鎂(Mg(OH)2)、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、氫氧化鍶(Sr(OH)2)、氫氧化鈦(Ti(OH)2)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、氫氧化硼(B(OH)3)(又稱(chēng)硼酸，更常規(guī)地是表示成(H3BO3))及其混合物。特別優(yōu)選的氫氧化物化合物包括LiOH和NaOH。
由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，通過(guò)使包括LiH的氫化物與包括LiOH的氫氧化物反應(yīng)而進(jìn)行制氫反應(yīng)。該反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行
此反應(yīng)基于物料計(jì)理論上產(chǎn)生6.25重量％的氫。
在本發(fā)明的替代優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)使包括NaH的氫化物與包括LiOH的氫氧化物反應(yīng)而發(fā)生制氫反應(yīng)。此反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制可以表示為
此反應(yīng)基于物料計(jì)理論上產(chǎn)生4.1重量％的氫。應(yīng)當(dāng)注意，副產(chǎn)物化合物通常表示為L(zhǎng)i2O和Na2O，但根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的條件不同可能會(huì)且熱力學(xué)上易于形成混合的或部分混合的金屬氧化物，由此，例如，副產(chǎn)物組合物可能包括一種氧化物組分，此氧化物組分包含作為副產(chǎn)物而形成的混合陽(yáng)離子氧化物(MIxMIIy2/x+yO)，其中x和y分別是MI和MII的平均價(jià)態(tài)，且所述平均價(jià)態(tài)維持化合物的電荷中性。在這種情況下，上述反應(yīng)可以形成LiNaO作為副產(chǎn)物化合物。根據(jù)反應(yīng)熱力學(xué)不同，所述混合陽(yáng)離子氧化物副產(chǎn)物化合物可以構(gòu)成整個(gè)氧化物產(chǎn)物，或也可以與單一陽(yáng)離子氧化物混合結(jié)果形成多種不同的氧化物副產(chǎn)物化合物。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案中，由所述氫化物和氫氧化物制氫的反應(yīng)機(jī)制是可逆的?！翱赡妗笔侵冈诮?jīng)濟(jì)上和工業(yè)上實(shí)際可行的溫度與壓力條件下起始材料氫氧化物或氫化物被再生。特別優(yōu)選的“可逆”反應(yīng)包括那些將一或多種副產(chǎn)物化合物暴露于氫時(shí)能再生起始材料氫氧化物或氫化物的反應(yīng)。同樣，“不可逆反應(yīng)”一般既指通過(guò)所述反應(yīng)機(jī)制途徑不可逆的反應(yīng)，又指那些通過(guò)暴露于氫來(lái)再生起始材料氫化物或氫氧化物是在不切實(shí)際的工藝條件如極端溫度、極端壓力或煩索的產(chǎn)物去除條件下進(jìn)行從而阻礙其推廣和實(shí)際應(yīng)用的反應(yīng)。按照本發(fā)明，吸熱的氫生成反應(yīng)通常在理想的溫度與壓力條件下是可逆的。
本發(fā)明的一個(gè)方面在于降低了存儲(chǔ)和隨后釋放氫的系統(tǒng)所需的總能量。與儲(chǔ)氫材料體系有關(guān)的總焓變的最小化使得燃料電池系統(tǒng)的總效率得到提高。隨著總焓變的增加，維持熱交換系統(tǒng)(加熱和冷卻操作)所需的熱量也會(huì)增加。特別是，將含有燃料電池的移動(dòng)設(shè)備(例如車(chē)輛或電子設(shè)備)中的加熱和冷卻系統(tǒng)最小化是非常有利的，因?yàn)轭~外的系統(tǒng)會(huì)形成附加的能量并增加移動(dòng)裝置的總重，從而降低其重量效率。
使儲(chǔ)氫系統(tǒng)內(nèi)的總焓變最小化的其它優(yōu)點(diǎn)往往是在啟動(dòng)和其它瞬時(shí)條件(例如低負(fù)荷狀態(tài))過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閺钠渌匾南到y(tǒng)操作中只能節(jié)約很少的能量。由此，本發(fā)明的一個(gè)方面在于制造和再生儲(chǔ)氫材料所需的總能量的最小化。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，制氫和再充電所需的能量相對(duì)較低，與現(xiàn)有技術(shù)的儲(chǔ)氫系統(tǒng)的能量需求相比有極大改善。
如前所述，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括一種儲(chǔ)氫組合物，其中氫化物是氫化鋰LiH而氫氧化物是氫氧化鋰LiOH，它們彼此反應(yīng)形成Li2O和H2。根據(jù)每種化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成熱(ΔHf)計(jì)算制氫反應(yīng)的反應(yīng)焓(ΔHr)，得出理論上的ΔHr為-23.3kJ/mol-H2。此ΔHr表明是放熱反應(yīng)，具有相對(duì)較低的焓(并由此具有低放熱量)。優(yōu)選將釋放入燃料電池系統(tǒng)的熱量最小化，因?yàn)殪试酱笏鶎?dǎo)致的發(fā)熱量就越大，這必須由冷卻系統(tǒng)加以控制以防破壞周?chē)h(huán)境，特別是在某些部件(例如控制回路或膜交換組件(MEA))暴露于較高溫度時(shí)可能會(huì)分解的燃料電池系統(tǒng)中。隨著反應(yīng)焓的增加，換熱系統(tǒng)的尺寸和復(fù)雜度會(huì)增加很多。此外，更大的反應(yīng)熱可能會(huì)更不易控制并往往在完全反應(yīng)之前難以將其停止。本實(shí)施方案由此提供一種反應(yīng)放熱較低的制氫反應(yīng)。放熱制氫反應(yīng)的好處在于對(duì)于氫的產(chǎn)生不需要從燃料電池系統(tǒng)持續(xù)輸入外部能量(除了引發(fā)反應(yīng)所必需的任何活化能之外，如下面所詳述)。優(yōu)選地，氫產(chǎn)生反應(yīng)放出的熱通過(guò)換熱系統(tǒng)加以消散，因?yàn)閮?yōu)選在反應(yīng)過(guò)程中將存儲(chǔ)材料保持在一個(gè)恒定溫度。不過(guò)，本實(shí)施方案不需要大規(guī)模的冷卻系統(tǒng)并進(jìn)一步提供了在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中對(duì)反應(yīng)的良好控制。
根據(jù)本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施方案具有放熱型制氫反應(yīng)并包括氫化物組分MIxHx與氫氧化物組分MIIy(OH)y之間的反應(yīng)，其中選擇MI和MII為選自Al、B、Be、Ca、Mg、Sr和Ti的相同種陽(yáng)離子。這些反應(yīng)比上面的實(shí)施方案具有更高的反應(yīng)焓ΔHr，并包括例如以下反應(yīng)。當(dāng)氫化物選擇MgH2而氫氧化物選擇Mg(OH)2時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-101.3kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為4.7重量％。當(dāng)氫化物選擇AlH3而氫氧化物選擇Al(OH)3時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-129.3kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為5.5重量％。當(dāng)氫化物選擇CaH2而氫氧化物選擇Ca(OH)2時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-53.7kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為3.4重量％。當(dāng)氫化物選擇SrH2而氫氧化物選擇Sr(OH)2時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-17.7kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為1.9重量％。當(dāng)氫化物選擇BH3而氫氧化物選擇B(OH)3時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-94.9kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為7.9重量％。當(dāng)氫化物選擇BeH2而氫氧化物選擇Be(OH)2時(shí)，反應(yīng)可以表示為
其ΔHr為-147.4kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為7.4重量％。
根據(jù)本發(fā)明的另外一種放熱型制氫反應(yīng)包括使氫化鋰(LiH)與氫氧化硼(B(OH)3)(通常更多地被稱(chēng)為硼酸和表示為H3BO3)起反應(yīng)，反應(yīng)在一定壓力、溫度和其它反應(yīng)條件下按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行
其ΔHr為-84.2kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為6.9重量％。在不同的壓力、溫度及其他反應(yīng)條件下，相同的反應(yīng)物可以按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行反應(yīng)，其中氧化物產(chǎn)物不同于以上兩種氧化物產(chǎn)物(即LiBO2和Li2O)，并形成單一的復(fù)合高階氧化物產(chǎn)物(Li3BO3)
同樣，其ΔHr為-84.2kJ/mol-H2，理論氫產(chǎn)量為6.9重量％。
在本發(fā)明的其它優(yōu)選替代實(shí)施方案中，氫化物組分為MIxHx，而氫氧化物為MIIy(OH)y，其中所述氫化物是一種復(fù)合氫化物M′da(M″bHc)-d，M′選擇鋰而M″選擇硼，反應(yīng)是放熱型的，包括以下反應(yīng)。它們之間發(fā)生的第一種制氫反應(yīng)為
理論氫產(chǎn)量為6.8重量％，且反應(yīng)的ΔHr為-22kJ/mol-H2。第二種制氫反應(yīng)使用其中M′為鈉而M″為硼的復(fù)合氫化物，包括以下反應(yīng)
理論氫產(chǎn)量為5.2重量％且ΔHr為-34kJ/mol-H2。
在上面提過(guò)的本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，氫化物為氫化鈉(NaH)，氫氧化物為氫氧化鋰(LiOH)。計(jì)算的反應(yīng)熱(ΔHr)為+9.7kJ/mol-H2，表明反應(yīng)吸熱，且相對(duì)較小。由此，用此儲(chǔ)氫材料體系制氫時(shí)在整個(gè)制氫反應(yīng)過(guò)程中將只需要輕微加熱。不過(guò)，由于所產(chǎn)生的總熱量相對(duì)較低，此實(shí)施方案對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的。該制氫反應(yīng)的吸熱特性使得可以進(jìn)行放熱型再充電反應(yīng)。
在某些應(yīng)用中，這種儲(chǔ)氫材料組合物可以是優(yōu)選的，因?yàn)樵偕磻?yīng)通常在相對(duì)較低的溫度和壓力條件下是可逆的。例如，對(duì)于含有氧化物的所述副產(chǎn)物材料來(lái)說(shuō)預(yù)計(jì)在50℃下平衡壓力為約1bar，因此當(dāng)暴露于高于上述平衡壓力的加壓氫氣時(shí)，材料將吸收氫并與之反應(yīng)以再生氫化物和氫氧化物中的一種NaH和LiOH(優(yōu)選兩者)。應(yīng)當(dāng)注意，在副產(chǎn)物組成中含有混合陽(yáng)離子氧化物(LiNaO)的情形下，再生的氫化物和氫氧化物的種類(lèi)可能還包括一種不同于起始材料組成的氫化物和氫氧化物，例如NaOH、LiH，或混合陽(yáng)離子氫化物和氫氧化物，例如LiNa(OH)2。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，當(dāng)材料被再充電形成含有一種氫氧化物和氫化物的不同起始材料時(shí)，制氫反應(yīng)熱力學(xué)可能會(huì)改變，由此反應(yīng)熱也同樣可能會(huì)改變。用氫在相對(duì)較低的溫度和壓力下對(duì)儲(chǔ)氫材料再充電的可行性使得本實(shí)施方案和那些具有類(lèi)似的性能的實(shí)施方案對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)是理想的，儲(chǔ)氫材料可以在使用時(shí)(例如板載(on-board)時(shí))被再生而無(wú)需進(jìn)一步處理和在裝置外的設(shè)備上反應(yīng)。
在根據(jù)本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施方案中，氫產(chǎn)生反應(yīng)是吸熱型反應(yīng)，包括其中選擇MI和MII各自為鈉的實(shí)施方案，從而制氫反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行，其理論氫產(chǎn)量為3.1重量％。理論反應(yīng)焓ΔHr為+67.4kJ/mol-H2。本實(shí)施方案同樣適用于移動(dòng)裝置的板載再生，且在475℃下預(yù)計(jì)平衡壓力為1bar。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，MI和MII選擇鉀，并按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行
理論氫產(chǎn)量為2.1重量％。氫氧化鉀與氫化鉀的制氫反應(yīng)的理論反應(yīng)焓ΔHr為+119.7kJ/mol-H2。
在本發(fā)明的其它優(yōu)選替代實(shí)施方案中，當(dāng)氫化物組分為MIxHx且氫氧化物組分為MIIy(OH)y時(shí)，制氫反應(yīng)是放熱的，氫化物選擇復(fù)合氫化物(即M′da(M″bHc)-d，例如NaBH4，其中M′為Na而M″為B)時(shí)，反應(yīng)是吸熱的，包括以下示例性反應(yīng)
理論氫產(chǎn)量為4.0重量％，反應(yīng)熱ΔHr為+21kJ/mol-H2。
本發(fā)明的替代優(yōu)選實(shí)施方案包括改變起始材料反應(yīng)物氫化物與氫氧化物的化學(xué)計(jì)算量以產(chǎn)生高階的復(fù)合氧化物產(chǎn)物。由此例如復(fù)合氫化物如硼氫化鋰(LiBH4)與氫氧化物如氫氧化硼B(yǎng)(OH)3(即硼酸H3BO3)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制反應(yīng)形成高階復(fù)合氧化物
產(chǎn)生復(fù)合高階氧化物L(fēng)i3B7O12，并在理論上產(chǎn)生7.6重量％的氫。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包含一種氫氧化物，其中MII是相對(duì)較低分子量的有機(jī)基團(tuán)如甲基、乙基和丙基。在這種制氫反應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例中，氫化物組分選擇氫化鋰(LiH)，氫氧化物組分選擇甲醇(CH3OH)，反應(yīng)按以下醇解機(jī)制進(jìn)行。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，本發(fā)明中的氫化物與氫氧化物組合有許多變體，并且可包括許多MI與MII的選擇組合。此外，所述氫氧化物組分或氫化物組分可以包括氫氧化物或氫化物化合物的混合物。例如，氫氧化物組分可以包括多種不同氫氧化物(例如LiOH、NaOH)，它們彼此混合在一起與氫化物組分進(jìn)行反應(yīng)。由此，上面所公開(kāi)的實(shí)施方案僅僅是可用于整個(gè)本發(fā)明的儲(chǔ)氫材料組合物的許多種類(lèi)的示例。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案提供一種含有與氫化物反應(yīng)的水合氫氧化物的氫氧化物組分。許多氫氧化物化合物由于其吸濕性，很容易形成水合化合物。優(yōu)選地所述水合氫氧化物化合物構(gòu)成至少一部分氫氧化物化合物(即起始材料氫氧化物是非水合氫氧化物與水合氫氧化物的混合物)，或者水合氫氧化物構(gòu)成全部氫氧化物組分起始材料。水合氫氧化物能提高儲(chǔ)氫材料內(nèi)的氫存儲(chǔ)密度從而提高氫含量，但同樣會(huì)增加材料的重量并可能會(huì)增加放出的熱量。由水合氫氧化物化合物放出的熱量可能是有利的，它能抵銷(xiāo)某些吸熱反應(yīng)體系，從而降低總焓和反應(yīng)熱。
盡管不希望受任何特定理論限制，但理論上附著在氫氧化物上的水合水會(huì)與一部分氫化物在第一放熱起始反應(yīng)中反應(yīng)，產(chǎn)生熱量和氫氧化物。剩余部分的氫化物(現(xiàn)在是已脫水的)可用于在制氫反應(yīng)中與氫氧化物反應(yīng)。由此，起始材料組合物包括氫化物MIxHx和水合氫氧化物MIIy(OH)y·wH2O，其中y代表MII的平均價(jià)態(tài)并維持氫氧化物化合物的電荷中性，w代表化學(xué)計(jì)算量的水。第一部分氫化物與水合水反應(yīng)向周?chē)鹗疾牧咸峁崃坎⑿纬蓺溲趸锂a(chǎn)物。剩余部分的氫化物與包括由上述起始反應(yīng)所新形成的產(chǎn)物以及起始材料中所提供的起始?xì)溲趸镌趦?nèi)的氫氧化物反應(yīng)。由此，氫氧化物為水合物的實(shí)施方案與氫氧化物是脫水的實(shí)施方案相比，反應(yīng)熱為更放熱。
反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行
其中如上所述，x是MI的平均價(jià)態(tài)，y是MII的平均價(jià)態(tài)，且x和y維持化合物的電荷中性，w是存在于水合氫氧化物化合物中的化學(xué)計(jì)算量的水。
對(duì)于本實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的氫化物組分與前面實(shí)施方案中所列的那些相同。特別優(yōu)選的氫化物化合物包括LiH、LiBH4、NaBH4、MgH2、NaH及其混合物。優(yōu)選的水合氫氧化物化合物主要包括與非水合氫氧化物的實(shí)施方案中所述的那些相同的陽(yáng)離子種類(lèi)，包括鋁(Al)、砷(As)、硼(B)、鋇(Ba)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鈰(Ce)、銫(Cs)、銅(Cu)、銪(Eu)、鐵(Fe)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、汞(Hg)、銦(In)、鉀(K)、鑭(La)、鋰(Li)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鈉(Na)、釹(Nd)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鐠(Pr)、銣(Rb)、銻(Sb)、鈧(Sc)、硒(Se)、硅(Si)、釤(Sm)、錫(Sn)、鍶(Ni)、釷(Th)、鈦(Ti)、鉈(Tl)、鎢(W)、釔(Y)、鐿(Yb)、鋅(Zn)、鋯(Zr)及其混合物。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選水合氫氧化物化合物包括例如Ba(OH)2·3H2O、Ba(OH)2·H2O、KOH·H2O、NaOH·H2O。特別優(yōu)選的水合氫氧化物化合物包括LiOH·H2O和NaOH·H2O。水合氫氧化物還可以形成含復(fù)合陽(yáng)離子種類(lèi)的復(fù)合陽(yáng)離子水合氫氧化物化合物，因此MII包括兩種陽(yáng)離子。這種復(fù)合陽(yáng)離子水合氫氧化物化合物的例子包括LiAl2(OH)7·2H2O和Mg6Al2(OH)18·4H2O。請(qǐng)注意，根據(jù)氫氧化物化合物及其水合傾向的不同，水合化合物中可能包括大于一個(gè)分子的水(即水的化學(xué)計(jì)量比w可以變化)的水量。本發(fā)明進(jìn)一步考慮了水合氫氧化物化合物的混合物(同時(shí)，作為上述具有水合與非水合氫氧化物化合物的混合物的替代實(shí)施方案)。
根據(jù)本實(shí)施方案的某些優(yōu)選反應(yīng)包括水合氫氧化物化合物與氫化物化合物反應(yīng)的那些。在以下非限制性實(shí)施例中，氫化物組分為MIxHx，水合氫氧化物由MIIy(OH)y·zH2O表示，其中MII選擇鋰
理論氫產(chǎn)量為9.0重量％，ΔHr為-45.2kJ/mol-H2。根據(jù)本實(shí)施方案的另一個(gè)反應(yīng)為
理論氫產(chǎn)量為7.4重量％，ΔHr為-99kJ/mol-H2。使用水合氫氧化物的又一個(gè)反應(yīng)為
理論氫產(chǎn)量為5.3重量％，ΔHr為+11kJ/mol-H2。另一個(gè)反應(yīng)為
理論氫產(chǎn)量為10.2重量％，放熱ΔHr為-43.5kJ/mol-H2。
水合氫氧化物包含選擇為鈉的MII的類(lèi)似反應(yīng)實(shí)施例按以下機(jī)制進(jìn)行
理論氫產(chǎn)量為7.3重量％，放熱ΔHr為-34.2kJ/mol-H2。一個(gè)類(lèi)似的反應(yīng)如下，是吸熱型的
理論氫產(chǎn)量為4.6重量％，ΔHr為+22.0kJ/mol-H2。另一個(gè)優(yōu)選放熱反應(yīng)如下
理論氫產(chǎn)量為6.9重量％，放熱ΔHr為-21.4kJ/mol-H2。
本發(fā)明的替代優(yōu)選實(shí)施方案考慮了使用含有水合氫氧化物和非水合氫氧化物起始材料的起始材料氫氧化物混合物，其中非水合氫氧化物起始材料與氫化物反應(yīng)產(chǎn)生氫和“復(fù)合氧化物”，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，這意味著與前面實(shí)施方案的簡(jiǎn)單氧化物相比這種氧化物具有更高階的氧對(duì)陽(yáng)離子種類(lèi)原子比。這種反應(yīng)體系既包括氫化物與氫氧化物的一般反應(yīng)(第一產(chǎn)氫反應(yīng)) 又包括氫化物與水合氫氧化物的反應(yīng)(第二產(chǎn)氫反應(yīng)) 其中起始反應(yīng)物材料組合物包括氫化物、氫氧化物和水合氫氧化物，其可以以許多比例混合以同時(shí)進(jìn)行第一和第二產(chǎn)氫反應(yīng)。對(duì)于這種綜合反應(yīng)，可以通過(guò)考慮所添加的反應(yīng)物量和相應(yīng)的第一和第二制氫反應(yīng)的反應(yīng)熱來(lái)設(shè)計(jì)放熱量。通常，其中水合氫氧化物與氫化物反應(yīng)的第二產(chǎn)氫反應(yīng)比其中非水合氫氧化物與氫化物反應(yīng)的第一產(chǎn)氫反應(yīng)放熱多。
因此，例如上述那些反應(yīng)體系包括對(duì)于設(shè)計(jì)具有目標(biāo)總反應(yīng)熱的反應(yīng)來(lái)說(shuō)非常有用的水合氫氧化物和非水合氫氧化物的綜合反應(yīng)。如前所述，本發(fā)明的一個(gè)方面在于使反應(yīng)體系的總焓最小化，這可通過(guò)向起始材料混合物中添加選定質(zhì)量的水合氫氧化物得到進(jìn)一步控制。此外，每化學(xué)式單位的水合氫氧化物含有更大量的氫，可以將水合氫氧化物與非水合氫氧化物的混合物設(shè)計(jì)用于更大的氫產(chǎn)量，因?yàn)槠鹗疾牧现泻懈罅康臍洹?br> 當(dāng)?shù)谝缓偷诙茪浞磻?yīng)的氫化物選擇相同，并且氫氧化物組分既含水合的又含非水合的氫氧化物且二者都具有同種陽(yáng)離子時(shí)，如根據(jù)本發(fā)明當(dāng)氫化物的陽(yáng)離子種類(lèi)為鋰(LiH)且氫氧化物也具有鋰(LiOH)時(shí)，這種綜合反應(yīng)體系的例子可以用以下簡(jiǎn)化的反應(yīng)機(jī)制表示
它產(chǎn)生一種氧化物(Li2O)和一種復(fù)合氧化物(Li3BO3)，并理論上產(chǎn)生9.0重量％的氫。在另一個(gè)反應(yīng)物相同但化學(xué)計(jì)算量不同的實(shí)施例中，按照以下反應(yīng)產(chǎn)生不同的產(chǎn)物
它產(chǎn)生一種復(fù)合氧化物(Li4B2O5)和一種簡(jiǎn)單氫化物(LiH)，并理論上產(chǎn)生9.2重量％的氫。
本發(fā)明提供由氫化物與具有除氫之外的陽(yáng)離子種類(lèi)的氫氧化物構(gòu)成的混合物，當(dāng)存在以下條件時(shí)它們各自的特征在于能促使從另一個(gè)中釋放氫催化劑、高溫或兩者并施。
本發(fā)明還提供一種制造氫氣源的方法，包括從一種含有氫化物和氫氧化物的加氫起始材料組合物中釋放氫，其中氫氧化物具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，且通過(guò)使氫化物與氫氧化物反應(yīng)產(chǎn)生脫氫產(chǎn)物和氫氣。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述加氫起始材料組合物可以通過(guò)將脫氫產(chǎn)物(優(yōu)選地含有一種氧化物組分)暴露于氫氣而得到再生。隨著釋放過(guò)程的進(jìn)行，優(yōu)選地將氫氣移除，以便既收集氫氣作為燃料電池的燃料，又能在某些反應(yīng)體系中用以推動(dòng)反應(yīng)向前進(jìn)行。氫氣的釋放可以在存在與起始材料組合物接觸的適當(dāng)催化劑的情況下進(jìn)行，以促進(jìn)氫的釋放。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)固態(tài)反應(yīng)進(jìn)行制氫反應(yīng)，其中起始材料是微粒形式的。起始材料的理想粒徑與其氫釋放性能有關(guān)。太粗的顆粒會(huì)延長(zhǎng)給定溫度下的氫釋放反應(yīng)時(shí)間。如下面將詳述，較小的粒徑通過(guò)增加加氫起始材料反應(yīng)物之間的表面積界面可能有助于克服活化能壁壘。此外，優(yōu)選地起始材料反應(yīng)物基本上均勻地混合在一起，以提供加氫起始材料反應(yīng)物混合物的反應(yīng)性?！盎旧暇鶆蚧旌稀笔侵覆煌钠鹗疾牧戏磻?yīng)物彼此充分分配以至于反應(yīng)速率不會(huì)由于反應(yīng)物互相隔離而受顯著遏制。優(yōu)選地起始材料顆粒的大小在100微米(μm)級(jí)，這例如可以通過(guò)球磨1-10小時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以形成適合的起始材料。優(yōu)選地反應(yīng)物的粒徑為小于約10微米級(jí)，最優(yōu)選地小于1微米。
實(shí)施例1此實(shí)施例對(duì)其中MI和MII選擇鋰的儲(chǔ)氫材料體系進(jìn)行了說(shuō)明。稱(chēng)量相等摩爾比的氫化鋰(LiH)和氫氧化鋰(LiOH)，0.248gLiH和0.756gLiOH，并將它們混合，形成儲(chǔ)氫介質(zhì)體系的加氫混合物，它按照以下反應(yīng)釋放氫。
所述混合是采用標(biāo)準(zhǔn)球磨工藝在大氣條件下室溫球磨60分鐘完成的。在球磨過(guò)程中產(chǎn)生了一些氫。然后以每分鐘2℃的速率將混合物于大氣條件下加熱到300℃的最高溫度，使用改進(jìn)型Sievert儀器對(duì)其進(jìn)行分析，測(cè)量氣體吸附體積并轉(zhuǎn)化成重量百分?jǐn)?shù)。
分析結(jié)果如圖1所示，共產(chǎn)生了5.3重量％的氫氣(與6.25重量％的理論量有差異，這歸因于在球磨過(guò)程中產(chǎn)生和損失的氫以及起始材料中存在雜質(zhì))。從圖中可以明顯看出，氫的產(chǎn)生開(kāi)始于約80℃并在約170℃加速。
實(shí)施例2儲(chǔ)氫材料體系與實(shí)施例1中的相同。如實(shí)施例1中所述，稱(chēng)量相等摩爾比的氫氧化鋰(LiOH)和氫化鋰(LiH)，即0.249g LiH和0.749gLiOH，將其混合在一起并采用與實(shí)施例1中相同的球磨工藝進(jìn)行機(jī)械研磨，不同之外在于研磨較短的時(shí)間即12分鐘。
實(shí)施例3在催化劑氯化鈦(TiCl3)存在的情況下使儲(chǔ)氫材料體系反應(yīng)，其中所述儲(chǔ)氫材料體系與上面實(shí)施例2相似，氫化物為氫化鋰(LiH)而氫氧化物為氫氧化鋰(LiOH)。稱(chēng)量相等摩爾比的氫化鋰(LiH)和氫氧化鋰(LiOH)即0.201g LiH和0.611g LiOH，并將它們彼此混合。在研磨過(guò)程中進(jìn)一步添加10mol.％的重量為0.385g的TiCl3催化劑，然后將整個(gè)混合物研磨12分鐘。
對(duì)由實(shí)施例2和3得到的樣品進(jìn)行改進(jìn)型Sievert分析，其中分步進(jìn)行加熱。第一步加熱到達(dá)100℃(點(diǎn)A)的溫度，第二步升溫到200℃(點(diǎn)B)，然后最后一步達(dá)到250℃(點(diǎn)C)。由數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于實(shí)施例2的樣品在不使用催化劑時(shí)氫的產(chǎn)生開(kāi)始于約80℃。當(dāng)在第一步中將溫度保持在100℃不變時(shí)，實(shí)施例2樣品的氫產(chǎn)生速率變慢，只達(dá)到約0.7重量％。將溫度升高到下一步的200℃可以增加產(chǎn)生的氫量，但當(dāng)樣品保持在200℃時(shí)，氫產(chǎn)生速率變慢。當(dāng)樣品溫度再次提高，到達(dá)250℃區(qū)段時(shí)，觀察到類(lèi)似現(xiàn)象，其中氫的產(chǎn)生在恒溫下變慢。升溫到250℃以后，產(chǎn)生了5.7重量％的氫。此量更接近理論產(chǎn)氫量6.25重量％和實(shí)施例1的量，這要?dú)w功于研磨過(guò)程中產(chǎn)生或損失的氫更少。
圖2所示數(shù)據(jù)表明，對(duì)于發(fā)生在大約80℃的此放熱反應(yīng)來(lái)說(shuō)，即氫開(kāi)始釋放處，有一個(gè)活化能壁壘。從數(shù)據(jù)可知，在氫產(chǎn)生反應(yīng)中，催化劑的存在可以顯著促進(jìn)氫的釋放。例如，對(duì)于實(shí)施例2制造的沒(méi)有催化劑的混合物在100℃只產(chǎn)生了大約0.7重量％的氫，而對(duì)于實(shí)施例3的含10mol％催化劑的混合物在100℃有大約2.7重量％的氫產(chǎn)生。實(shí)施例3樣品的總產(chǎn)氫量較低可能是由于研磨過(guò)程中過(guò)早產(chǎn)生氫所致。
圖1和2中的儲(chǔ)氫材料體系的性能都表明制氫反應(yīng)是動(dòng)力學(xué)控制的。來(lái)自實(shí)施例3的添加了催化劑的樣品表明，催化劑能促使在較低溫度下釋放更多的氫。由于在氫化鋰和氫氧化鋰體系中制氫反應(yīng)是放熱的，其熱力學(xué)平衡狀態(tài)對(duì)應(yīng)于在室溫下幾乎完全反應(yīng)。也有可能的是，在儲(chǔ)氫材料混合物中的反應(yīng)發(fā)生處積聚的產(chǎn)物(如固相副產(chǎn)物氧化物組分或氫氣)可能會(huì)阻止氫從存儲(chǔ)材料中完全釋放?？梢酝ㄟ^(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法來(lái)同時(shí)對(duì)付所述活化能壁壘和抑制副產(chǎn)物堆積來(lái)促使反應(yīng)向完成釋放氫進(jìn)行。
例如，如前所述，將基本均勻的混合物中的固體反應(yīng)物顆粒以微細(xì)的尺度混合可以促使從儲(chǔ)氫組合物中釋放更多的氫。同時(shí)，可以選擇適合的催化劑(例如實(shí)施例3中的TiCl3)來(lái)促進(jìn)反應(yīng)并驅(qū)使其通過(guò)克服任何引發(fā)/活化能壁壘以反應(yīng)完全。適用于本發(fā)明的催化劑的例子包括例如含有選自下列的元素的化合物Ti、V、Cr、C、Fe、Mn、Ni、Si、Al、Nb、Pd及其混合物。這種催化劑化合物可以選擇為元素形式的，也可以包含例如氫化物、鹵化物、氧化物或氮化物。這種催化劑化合物的非限制性列舉包括例如TiCl3、TiO2、TiN、V2O5、SiO2、Nb2O5和Al2O3。
此外，可以隨著反應(yīng)的進(jìn)行除去產(chǎn)物。例如，氫氣可以很輕易地被除去，并可以采取本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的固-固分離方法來(lái)解決固相氫化物組分在儲(chǔ)氫材料中積聚的問(wèn)題。另外，如下面所將詳述，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案通過(guò)借助于第二放熱反應(yīng)供熱以克服制氫反應(yīng)的活化能壁壘來(lái)引發(fā)制氫反應(yīng)。此放熱引發(fā)反應(yīng)向固態(tài)反應(yīng)物傳送足以引發(fā)隨后彼此間的制氫反應(yīng)的熱量。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，提供了一種混合陽(yáng)離子儲(chǔ)氫材料體系，其中MI選擇鈉而MII選擇鋰。稱(chēng)量相等摩爾比的氫化鈉(NaH)和氫氧化鋰(LiOH)即0.655g NaH和0.652g的LiOH，將其混合并以普通球磨工藝進(jìn)行研磨。在研磨過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有大量氫產(chǎn)生(打開(kāi)研磨容器時(shí)有可聞的放氣聲)。然后用改進(jìn)型Sievert儀器對(duì)研磨后的混合物進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。從數(shù)據(jù)可以看出，氫的產(chǎn)生開(kāi)始于大約40℃(點(diǎn)A)并完成于約100℃(點(diǎn)B)。產(chǎn)生了約0.8重量％的氫，其小于4.1重量百分?jǐn)?shù)的理論產(chǎn)量，但如上所述，研磨過(guò)程中產(chǎn)生了大量未計(jì)量的氫，如果計(jì)入的話(huà)將可能接近理論產(chǎn)量。
實(shí)施例5使用混合陽(yáng)離子儲(chǔ)氫材料體系，其中氫化物是一種復(fù)合氫化物(即硼氫化鋰，其中MI選擇鋰)，而氫氧化物為氫氧化鋰，其中MII選擇鋰。稱(chēng)量相等摩爾比的硼氫化鋰(LiBH4)和氫氧化鋰(LiOH)即0.224g LiBH4和0.981g LiOH，將其混合然后研磨1小時(shí)。通過(guò)改進(jìn)型Sievert分析對(duì)實(shí)施例5的樣品進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4所示。氫的產(chǎn)生看來(lái)似乎開(kāi)始于約250℃，不過(guò)通過(guò)添加催化劑(如在實(shí)施例3中)應(yīng)該可以改變反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以在較低溫度下產(chǎn)生氫。最大氫產(chǎn)量為6.6重量％，接近于6.8重量％的理論產(chǎn)量。
根據(jù)對(duì)儲(chǔ)氫材料體系進(jìn)行Sievert測(cè)試時(shí)所觀察到的特性，優(yōu)選地氫氧化物組分與氫化物組分之間的制氫反應(yīng)在高于周?chē)h(huán)境的高溫下進(jìn)行，主要用以提高反應(yīng)速率以及克服任何引發(fā)活化壁壘。盡管此具體溫度根據(jù)特定反應(yīng)的熱力學(xué)而變化，而這取決于所選擇的陽(yáng)離子種類(lèi)，但本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案是在約40℃之上的溫度進(jìn)行反應(yīng)。本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施方案優(yōu)選地在約80℃或更高的溫度下進(jìn)行。
另外，在進(jìn)行本發(fā)明的制氫反應(yīng)時(shí)可以在固體起始材料上施加壓縮力以增加顆粒之間的物理接觸并從而加強(qiáng)反應(yīng)。不過(guò)，在這種對(duì)起始材料施加壓縮力的實(shí)施方案中，優(yōu)選地所述壓縮力以不會(huì)阻礙氫氣形成或釋放的方式施加。例如，可以通過(guò)多孔材料制造的壓盤(pán)來(lái)施加所述壓縮力，當(dāng)在起始材料內(nèi)部產(chǎn)生氣體時(shí)所述多孔材料允許該氣體從中穿過(guò)。
本發(fā)明對(duì)于在移動(dòng)單元上用作供電裝置的情形特別有用，例如用在車(chē)輛上或用作電子設(shè)備的電化學(xué)電池。本發(fā)明也很適合靜止應(yīng)用，例如發(fā)電機(jī)或在各種靜止或移動(dòng)軍用設(shè)備中。由此，本發(fā)明提供一種可用于需要?jiǎng)恿Πl(fā)生裝置的任何應(yīng)用中的供電裝置。本發(fā)明的供電裝置包括使用氫作燃料并還具有包含儲(chǔ)氫材料的存儲(chǔ)單元的燃料電池，所述儲(chǔ)氫材料向燃料電池提供氫作為燃料。優(yōu)選地，所述儲(chǔ)氫材料具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)，其中加氫態(tài)的存儲(chǔ)材料包括具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子的氫氧化物和氫化物。脫氫態(tài)的存儲(chǔ)材料優(yōu)選地包含氧化物。此外，優(yōu)選地所述供電裝置本身具有與所述存儲(chǔ)材料相連的填料通道，并優(yōu)選所述填料通道向脫氫的存儲(chǔ)材料供給氫。
在某些應(yīng)用中，儲(chǔ)氫材料的選擇可能允許通過(guò)將脫氫材料暴露于氫而使供電裝置上(即裝在供電裝置上)的存儲(chǔ)材料從脫氫態(tài)再生為加氫態(tài)。在這樣一種應(yīng)用中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，優(yōu)選地氫在高溫和高于周?chē)h(huán)境的壓力下通過(guò)所述填料通道傳遞給存儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)材料。在其它應(yīng)用中，所述存儲(chǔ)單元可以從所述供電裝置上拿下，且脫氫的材料可以在裝置外的另一個(gè)處理位置被再生為加氫的材料。在這樣一種應(yīng)用中，填料通道同樣可被用來(lái)向包含在移動(dòng)式和可移去的存儲(chǔ)單元內(nèi)的存儲(chǔ)材料傳送必需的反應(yīng)物。根據(jù)可逆性的難易程度和在使用時(shí)對(duì)存儲(chǔ)材料進(jìn)行充電的能力，所述存儲(chǔ)材料組合物通常決定著在裝置上的再生是否可行。
因此，根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)氫材料能提供氫的固相存儲(chǔ)，這在燃料電池應(yīng)用特別是移動(dòng)式燃料電池應(yīng)用中尤其有用。這種儲(chǔ)氫材料組合物通常含有可以廣泛獲得的材料，其中很多具有理想的較低分子量，這有利于提高燃料電池單元的效率。此外，由本發(fā)明的變體所獲得的制氫反應(yīng)體系具有較低的總焓變，這將減少對(duì)大規(guī)模的控制和冷卻系統(tǒng)的需要，并從燃料電池和動(dòng)力裝置系統(tǒng)中消除不期望的能量需求。此外，從儲(chǔ)氫材料體系的氫釋放可以很輕易地由溫度、壓力和氫濃度進(jìn)行控制。
本發(fā)明的說(shuō)明本質(zhì)上僅僅是示例性的，因此不偏離發(fā)明要旨的變體都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這些變體不應(yīng)被認(rèn)為是偏離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制氫方法，包括在氫化物組分與氫氧化物組分間進(jìn)行反應(yīng)，形成氫和氧化物組分，其中所述氫氧化物組分具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述氧化物組分包含分別源自所述氫化物或所述氫氧化物組分的至少一種所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分以下式表示MIxHx，其中MI代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x代表MI的平均價(jià)態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫氧化物組分以下式表示MIIy(OH)y，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫氧化物組分由式MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分由MIxHx表示，而所述氫氧化物組分由MIIy(OH)y表示，其中MI和MII分別代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MI和MII是不同種的陽(yáng)離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MI和MII是相同種的陽(yáng)離子。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MI是一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MII是一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MI選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中MII選自CH3、C2H5、C3H7、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Ba、Be、Ca、Cs、K、Li、Mg、Na、Rb、Si、Sr、Ti、V及其混合物的元素。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Be、Ca、K、Li、Mg、Na、Sr、Ti及其混合物的元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述氫氧化物組分進(jìn)一步包括MIIy(OH)y·wH2O，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述氧化物組分是復(fù)合氧化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分由MIxHx表示，而所述氫氧化物組分由MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中MI選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中MII選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Ba、Be、Ca、Cs、K、Li、Mg、Na、Rb、Si、Sr、Ti、V及其混合物的元素。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Be、Ca、K、Li、Mg、Na、Sr、Ti及其混合物的元素。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫氧化物組分包含有機(jī)基團(tuán)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分選自氫化鋰(LiH)、氫化鈉(NaH)、氫化鉀(KH)、氫化鈹(BeH2)、氫化鎂(MgH2)、氫化鈣(CaH2)、氫化鍶(SrH2)、氫化鈦(TiH2)、氫化鋁(AlH3)、氫化硼(BH3)、硼氫化鋰(LiBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)、硼氫化鎂(Mg(BH4)2)、硼氫化鈣(Ca(BH4)2)、鋁氫化鋰(LiAlH4)、鋁氫化鈉(NaAlH4)、鋁氫化鎂(Mg(AlH4)2)、鋁氫化鈣(Ca(AlH4)2)及其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫氧化物組分選自氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈹(Be(OH)2)、氫氧化鎂(Mg(OH)2、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、氫氧化鍶(Sr(OH)2)、氫氧化鈦(Ti(OH)2)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、氫氧化硼(B(OH)3)及其混合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫氧化物組分選自水合氫氧化鋰(LiOH·H2O)、水合氫氧化鈉(NaOH·H2O)、水合氫氧化鉀(KOH·H2O)、水合氫氧化鋇(Ba(OH)2·3H2O)、水合氫氧化鋇(Ba(OH)2·H2O)、水合氫氧化鋁鋰(LiAl2(OH)7·2H2O)、水合氫氧化鋁鎂(Mg6Al2(OH)18·4H2O)及其混合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述制氫反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
29.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述制氫反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
31.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括MgH2，而所述氫氧化物組分包括Mg(OH)2。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括AlH3，而所述氫氧化物組分包括Al(OH)3。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括CaH2，而所述氫氧化物組分包括Ca(OH)2。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括SrH2，而所述氫氧化物組分包括Sr(OH)2。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
39.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括BH3，而所述氫氧化物組分包括B(OH)3。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
41.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括BeH2，而所述氫氧化物組分包括Be(OH)2。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
43.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括B(OH)3。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
45.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
46.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
47.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
49.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物組分包括Mg(OH)2。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
51.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物組分包括NaOH。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
53.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH和LiOH·H2O。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
56.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括MgH2，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
58.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
60.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
62.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
63.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
64.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
66.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
68.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的方法，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
70.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)是可逆的以形成一種所述的氫化物組分或所述的氫氧化物組分。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的方法，其中所述可逆反應(yīng)通過(guò)將所述氧化物組分暴露于氫來(lái)進(jìn)行，以形成所述材料。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中所述可逆反應(yīng)再生所述氫化物組分和所述氫氧化物組分。
73.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)在高于環(huán)境條件的高溫下進(jìn)行。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的方法，其中所述反應(yīng)在40℃或更高的溫度下進(jìn)行。
75.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氫化物組分和所述氫氧化物組分是顆粒形式的，且所述反應(yīng)是固態(tài)反應(yīng)。
76.根據(jù)權(quán)利要求75的方法，其中所述氫化物組分和所述氫氧化物組分在所述反應(yīng)之前粒徑縮小。
77.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在進(jìn)行所述反應(yīng)之前，所述氫化物組分和所述氫氧化物組分被基本均勻地混合在一起。
78.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述反應(yīng)過(guò)程中，所述氧化物組分、所述氫或兩者隨著所述反應(yīng)的進(jìn)行而從所述氫化物組分和所述氫氧化物組分中除去。
79.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述反應(yīng)過(guò)程中，隨著所述反應(yīng)的進(jìn)行所述氫被除去。
80.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)是在有與所述氫化物組分和所述氫氧化物組分接觸的催化劑存在的情況下進(jìn)行的。
81.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中所述催化劑包括含有選自下列元素的化合物Ti、V、Cr、C、Fe、Mn、Ni、Nb、Pd、Si、Al及其混合物。
82.一種從儲(chǔ)氫材料中釋放氫的方法，包括混合第一儲(chǔ)氫材料與第二儲(chǔ)氫材料，其中所述第一儲(chǔ)氫材料包含由MIxHx表示的氫化物組分，所述第二儲(chǔ)氫材料包含由MIIy(OH)y表示的氫氧化物組分，其中MI和MII分別代表除氫之外的一種陽(yáng)離子或多種陽(yáng)離子的混合，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)；和使所述第一儲(chǔ)存材料與所述第二儲(chǔ)存材料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的時(shí)間和溫度應(yīng)足以產(chǎn)生包括氧化物材料的反應(yīng)產(chǎn)物和氫。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MI和MII是不同種的陽(yáng)離子。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MI和MII是相同種的陽(yáng)離子。
85.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MI是一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
86.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MII是一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
87.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MI選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
88.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中MII選自CH3、C2H5、C3H7、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Ba、Be、Ca、Cs、K、Li、Mg、Na、Rb、Si、Sr、Ti、V及其混合物的元素。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的方法，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Be、Ca、K、Li、Mg、Na、Sr、Ti及其混合物的元素。
91.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述氫氧化物組分包含有機(jī)基團(tuán)。
92.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述氫化物組分選自氫化鋰(LiH)、氫化鈉(NaH)、氫化鉀(KH)、氫化鈹(BeH2)、氫化鎂(MgH2)、氫化鈣(CaH2)、氫化鍶(SrH2)、氫化鈦(TiH2)、氫化鋁(AlH3)、氫化硼(BH3)、硼氫化鋰(LiBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)、硼氫化鎂(Mg(BH4)2)、硼氫化鈣(Ca(BH4)2)、鋁氫化鋰(LiAlH4)、鋁氫化鈉(NaAlH4)、鋁氫化鎂(Mg(AlH4)2)、鋁氫化鈣(Ca(AlH4)2)及其混合物。
93.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述氫氧化物組分選自氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈹(Be(OH)2)、氫氧化鎂(Mg(OH)2、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、氫氧化鍶(Sr(OH)2)、氫氧化鈦(Ti(OH)2)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、氫氧化硼(B(OH)3)及其混合物。
94.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
95.根據(jù)權(quán)利要求94的方法，其中所述制氫反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
96.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
97.根據(jù)權(quán)利要求96的方法，其中所述制氫反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
98.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述第二儲(chǔ)氫材料進(jìn)一步包括由MIIy(OH)y·wH2O表示的第二氫氧化物組分，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
99.根據(jù)權(quán)利要求98的方法，其中所述氫氧化物組分選自水合氫氧化鋰(LiOH·H2O)、水合氫氧化鈉(NaOH·H2O)、水合氫氧化鉀(KOH·H2O)、水合氫氧化鋇(Ba(OH)2·3H2O)、水合氫氧化鋇(Ba(OH)2·H2O)、水合氫氧化鋁鋰(LiAl2(OH)7·2H2O)、水合氫氧化鋁鎂(Mg6Al2(OH)18·4H2O)及其混合物。
100.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中通過(guò)將所述氧化物材料暴露于氫而使所述反應(yīng)反向進(jìn)行，形成再生的含氫化物的第一儲(chǔ)氫材料和再生的含氫氧化物的第二儲(chǔ)氫材料。
101.根據(jù)權(quán)利要求100的方法，其中所述再生的第一儲(chǔ)氫材料中的所述氫化物和所述再生的第二儲(chǔ)氫材料中的所述氫氧化物與所述第一和第二起始材料為同種，它們分別包含所述氫化物和所述氫氧化物。
102.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述反應(yīng)在高于環(huán)境條件的高溫下進(jìn)行。
103.根據(jù)權(quán)利要求102的方法，其中所述反應(yīng)在40℃或更高的溫度下進(jìn)行。
104.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述第一起始材料和所述第二起始材料是顆粒形式的，且所述反應(yīng)是固態(tài)反應(yīng)。
105.根據(jù)權(quán)利要求104的方法，其中使所述第一起始材料和所述第二起始材料在所述反應(yīng)之前粒徑縮小。
106.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中在進(jìn)行所述反應(yīng)之前，所述第一起始材料和所述第二起始材料被基本均勻地混合在一起。
107.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中在所述反應(yīng)過(guò)程中，所述氧化物、所述氫或兩者隨著所述反應(yīng)的進(jìn)行被從所述第一起始材料和所述第二起始材料中除去。
108.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中在所述反應(yīng)過(guò)程中，隨著所述反應(yīng)的進(jìn)行所述氫被從所述第一起始材料和所述第二起始材料中除去。
109.根據(jù)權(quán)利要求82的方法，其中所述反應(yīng)是在與所述第一起始材料和所述第二起始材料接觸的催化劑存在的情況下進(jìn)行的。
110.根據(jù)權(quán)利要求109的方法，其中所述催化劑包括含有選自下列元素的化合物Ti、V、Cr、C、Fe、Mn、Ni、Nb、Pd、Si、Al及其混合物。
111.一種具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)的儲(chǔ)氫組合物(a)在加氫態(tài)，所述組合物包含具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子的氫化物和氫氧化物；和(b)在所述脫氫態(tài)，所述組合物包含氧化物。
112.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物由式MIxHx表示，其中MI表示除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x是MI的平均價(jià)態(tài)。
113.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫氧化物由MIIy(OH)y表示，其中MII代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y是MII的平均價(jià)態(tài)。
114.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫氧化物由式MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y表示MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
115.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫氧化物包括分子式為MIIy(OH)y的第一氫氧化物和分子式為MIIy(OH)y·wH2O的第二氫氧化物，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
116.根據(jù)權(quán)利要求115的組合物，其中所述氧化物包括復(fù)合高階氧化物。
117.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物由MIxHx表示，而所述氫氧化物由MIIy(OH)y表示，MI和MII分別代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)。
118.根據(jù)權(quán)利要求117的組合物，其中MI和MII是不同種的陽(yáng)離子。
119.根據(jù)權(quán)利要求117的組合物，其中MI一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
120.根據(jù)權(quán)利要求117的組合物，其中MII是一種包含兩種不同陽(yáng)離子的復(fù)合陽(yáng)離子。
121.根據(jù)權(quán)利要求117的組合物，其中MI選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
122.根據(jù)權(quán)利要求117的組合物，其中MII選自CH3、C2H5、C3H7、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
123.根據(jù)權(quán)利要求122的組合物，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Ba、Be、Ca、Cs、K、Li、Mg、Na、Rb、Si、Sr、Ti、V及其混合物的元素。
124.根據(jù)權(quán)利要求123的組合物，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Be、Ca、K、Li、Mg、Na、Sr、Ti及其混合物的元素。
125.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物由MIxHx表示，而所述氫氧化物由MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MI和MII代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
126.根據(jù)權(quán)利要求125的組合物，其中MI選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
127.根據(jù)權(quán)利要求126的組合物，其中MII選自Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Ce、Cs、Cu、Eu、Fe、Ga、Gd、Ge、Hf、Hg、In、K、La、Li、Mg、Mn、Na、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Se、Si、Sm、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、V、W、Y、Yb、Zn、Zr及其混合物。
128.根據(jù)權(quán)利要求127的組合物，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Ba、Be、Ca、Cs、K、Li、Mg、Na、Rb、Si、Sr、Ti、V及其混合物的元素。
129.根據(jù)權(quán)利要求128的組合物，其中MI和MII各自是獨(dú)立選自Al、B、Be、Ca、K、Li、Mg、Na、Sr、Ti及其混合物的元素。
130.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫氧化物包含有機(jī)基團(tuán)。
131.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物選自氫化鋰(LiH)、氫化鈉(NaH)、氫化鉀(KH)、氫化鈹(BeH2)、氫化鎂(MgH2)、氫化鈣(CaH2)、氫化鍶(SrH2)、氫化鈦(TiH2)、氫化鋁(AlH3)、氫化硼(BH3)、硼氫化鋰(LiBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)、硼氫化鎂(Mg(BH4)2)、硼氫化鈣(Ca(BH4)2)、鋁氫化鋰(LiAlH4)、鋁氫化鈉(NaAlH4)、鋁氫化鎂(Mg(AlH4)2)、鋁氫化鈣(Ca(AlH4)2)及其混合物。
132.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫氧化物選自氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈹(Be(OH)2)、氫氧化鎂(Mg(OH)2、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、氫氧化鍶(Sr(OH)2)、氫氧化鈦(Ti(OH)2)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、氫氧化硼(B(OH)3)及其混合物。
133.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物包括LiH。
134.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述所述氫氧化物包括LiOH。
135.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
136.根據(jù)權(quán)利要求135的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
137.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
138.根據(jù)權(quán)利要求137的方法，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
139.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括MgH2，而所述氫氧化物組分包括Mg(OH)2。
140.根據(jù)權(quán)利要求139的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
141.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括AlH3，而所述氫氧化物組分包括Al(OH)3。
142.根據(jù)權(quán)利要求141的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
143.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括CaH2，而所述氫氧化物組分包括Ca(OH)2。
144.根據(jù)權(quán)利要求143的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
145.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括SrH2，而所述氫氧化物組分包括Sr(OH)2。
146.根據(jù)權(quán)利要求145的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
147.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括BH3，而所述氫氧化物組分包括B(OH)3。
148.根據(jù)權(quán)利要求147的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
149.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括BeH2，而所述氫氧化物組分包括Be(OH)2。
150.根據(jù)權(quán)利要求149的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
151.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括B(OH)3。
152.根據(jù)權(quán)利要求151的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
153.根據(jù)權(quán)利要求151的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
154.根據(jù)權(quán)利要求151的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
155.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH。
156.根據(jù)權(quán)利要求155的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
157.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物包括Mg(OH)2。
158.根據(jù)權(quán)利要求157的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
159.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物包括NaOH。
160.根據(jù)權(quán)利要求159的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
161.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH和LiOH·H2O。
162.根據(jù)權(quán)利要求161的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
163.根據(jù)權(quán)利要求161的組合物，其中所述反應(yīng)按照以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
164.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括MgH2，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
165.根據(jù)權(quán)利要求164的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
166.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
167.根據(jù)權(quán)利要求166的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
168.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
169.根據(jù)權(quán)利要求168的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
170.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiH，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
171.根據(jù)權(quán)利要求170的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
172.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaH，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
173.根據(jù)權(quán)利要求172的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
174.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括LiBH4，而所述氫氧化物組分包括LiOH·H2O。
175.根據(jù)權(quán)利要求174的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
176.根據(jù)權(quán)利要求111的組合物，其中所述氫化物組分包括NaBH4，而所述氫氧化物組分包括NaOH·H2O。
177.根據(jù)權(quán)利要求176的組合物，其中所述反應(yīng)根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行。
178.一種產(chǎn)生氫氣源的方法，包括從包含氫化物和氫氧化物的固體加氫起始材料組合物中釋放氫，所述氫的釋放是通過(guò)使所述氫化物和所述氫氧化物在固態(tài)反應(yīng)中進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生脫氫反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
179.根據(jù)權(quán)利要求178的方法，其中所述氫化物和所述氫氧化物各自具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子。
180.根據(jù)權(quán)利要求178的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)將所述脫氫產(chǎn)物暴露于氫氣而再生所述加氫起始材料組合物。
181.的權(quán)利要求178的方法，其中所述脫氫產(chǎn)物包括氧化物。
182.的權(quán)利要求178的方法，其中所述再生是在高于環(huán)境條件的高溫下進(jìn)行的。
183.的權(quán)利要求182的方法，其中所述氫的釋放是在大于約40℃的高溫下進(jìn)行的。
184.的權(quán)利要求178的方法，其中所述釋放是通過(guò)隨著所述反應(yīng)的進(jìn)行除去所述氫氣而進(jìn)行的。
185.根據(jù)權(quán)利要求178的方法，其中所述釋放是在與所述起始材料組合物接觸的催化劑存在的情況下進(jìn)行的。
186.根據(jù)權(quán)利要求185的方法，其中所述催化劑包括含有選自下列的元素的化合物Ti、V、Cr、C、Fe、Mn、Ni、Nb、Pd、Si、Al及其混合物。
187.一種由具有除氫之外的陽(yáng)離子的氫化物與氫氧化物構(gòu)成的混合物，當(dāng)存在至少以下條件之一時(shí)它們各自的特征在于能促使從另一個(gè)中釋放氫催化劑、高溫或兩者并施。
188.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其特征進(jìn)一步在于，氫的釋放導(dǎo)致形成氧化物。
189.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫化物以下式表示MIxHx，其中MI代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x代表MI的的平均價(jià)態(tài)。
190.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫氧化物以下式表示MIIy(OH)y，其中MII代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)。
191.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫氧化物由式MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
192.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫氧化物包括分子式為MIIy(OH)y的第一氫氧化物和分子式為MIIy(OH)y·wH2O的第二氫氧化物，其中MII代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，y代表MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
193.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫化物由MIxHx表示，而所述氫氧化物由分子式MIIy(OH)y·wH2O表示，其中MI和MII分別代表除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)，w代表水合水的化學(xué)計(jì)算量。
194.根據(jù)權(quán)利要求187的混合物，其中所述氫化物由MIxHx表示，而所述氫氧化物由分子式MIIy(OH)y表示，MI和MII分別代表所述除氫之外的一或多種陽(yáng)離子，x和y分別代表MI和MII的平均價(jià)態(tài)。
195.一種供電裝置，包括使用氫為燃料的燃料電池；含有儲(chǔ)氫材料的存儲(chǔ)單元，其中所述儲(chǔ)氫材料具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)，所述存儲(chǔ)材料釋放在所述燃料電池中用作燃料的氫，其中所述加氫態(tài)的存儲(chǔ)材料包括具有除氫之外的一或多種陽(yáng)離子的氫氧化物和氫化物；和與所述存儲(chǔ)單元相連的填料通路，用于以向所述存儲(chǔ)單元中脫氫的存儲(chǔ)材料供給氫。
196.根據(jù)權(quán)利要求195的供電裝置，其中所述脫氫態(tài)包括氧化物。
197.根據(jù)權(quán)利要求195的供電裝置，其中供氫源在高于環(huán)境條件的溫度與壓力下通過(guò)所述填料通道向所述存儲(chǔ)材料輸送氫。
198.根據(jù)權(quán)利要求195的供電裝置，其中當(dāng)所述儲(chǔ)氫材料被脫氫時(shí)，所述提供給供電裝置的氫將所述存儲(chǔ)材料從所述脫氫態(tài)再生到再生的加氫態(tài)。
199.根據(jù)權(quán)利要求195的供電裝置，其中所述存儲(chǔ)單元能夠從供電裝置上除下，以將所述存儲(chǔ)材料從脫氫態(tài)再生到再生的加氫態(tài)。
全文摘要
一方面本發(fā)明提供一種具有加氫態(tài)和脫氫態(tài)的儲(chǔ)氫組合物。在加氫態(tài)，所述組合物包含氫化物和氫氧化物。在脫氫態(tài)，所述組合物包含氧化物。本發(fā)明還提供一種包括用于移動(dòng)燃料電池裝置的制氫方法。
文檔編號(hào)C09K3/00GK1922100SQ200580005866
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者J·J·瓦約, F·O·默滕斯, S·W·約爾根森 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)公司