氫儲(chǔ)存運(yùn)輸及加注技術(shù)教學(xué)課件：5.2配位氫化物儲(chǔ)氫

配位氫化物儲(chǔ)氫A代表金屬一種中心原子與氫原子以共價(jià)鍵的形式形成陰離子配位基團(tuán)，然后再跟金屬離子形成的配位化合物通式配位氫化物L(fēng)iBNAIAx(ByHz)nMgCaKNaAlZnZrHfB代表與氫形成配位基團(tuán)的元素x、y、z和n代表原子的個(gè)數(shù)配位氫化物理論質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度較高配位氫化物放氫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)需通過(guò)吸附等方式提純鋁氫化物硼氫化物氮?dú)浠镤X氫化物配位氫化物硼氫化物氮?dú)浠锏湫团湮粴浠锏膬?chǔ)氫性能材料密度(g/cm3)質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度（wt%）體積儲(chǔ)氫密度（kg/m3）氫化物生成焓（kJ/mol）LiBH40.6618.36122.5-194Mg(BH4)20.98914.82146.5--NaBH41.0710.57113.1-191LiAlH40.91710.50---119NaAlH41.287.41---113Mg(AlH4)2--9.2772.3--LiNH21.188.87103.6-179.6Mg(NH2)21.397.1599.4--輕金屬硼氫化物儲(chǔ)氫材料18.4、14.6、10.6wt%質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度金屬硼氫化物所帶負(fù)電由Li、Na、K、Be、Mg、Ca等金屬陽(yáng)離子來(lái)補(bǔ)償。LiBH4輕金屬硼氫化物儲(chǔ)氫原理放氫反應(yīng)復(fù)雜需要高溫條件下經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)才能放氫Mg(BH4)2NaBH4放氫速率較慢循環(huán)穩(wěn)定性較差LiBH4質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度較高，具有應(yīng)用前景Mg(BH4)2NaBH4LiBH4硼氫化鋰在常溫下是一種白色粉末0.66-0.68g/cm3密度275-278℃熔點(diǎn)18.36%質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度商業(yè)合成的LiBH4是在乙醚或異丙胺溶液中通過(guò)NaBH4和鹵化鋰間的交換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。

提升LiBH4儲(chǔ)氫性能的方式利用元素替代和復(fù)合氫化物進(jìn)行熱力學(xué)調(diào)控；1通過(guò)催化摻雜或原位反應(yīng)生成的活性物質(zhì)，提供足夠活性反應(yīng)點(diǎn)來(lái)提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；2納米化，通過(guò)減少顆粒尺寸、優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)和進(jìn)行納米限域，來(lái)同時(shí)提高體系熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。3納米化案例石墨烯負(fù)載石墨烯Zhang等采用丁基鋰和三乙胺硼烷為反應(yīng)前驅(qū)體LiBH4/Ni@G樣品的形貌、儲(chǔ)氫性能及循環(huán)穩(wěn)定性[85]在一定氫壓和溫度下原位納米Ni催化的超細(xì)LiBH4納米顆粒復(fù)合儲(chǔ)氫材料LiBH4含量高達(dá)70%硼氫化鎂Mg(BH4)2硼氫化鎂質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高達(dá)14.8%，且Mg元素電負(fù)性較高，大于Li和Na，故而擁有較低的放氫溫度，能夠在300℃放出氫氣。吸放氫溫度高速度慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能差影響其在氫能領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用通常在濕化學(xué)法下合成常用的方法硼氫化鎂MgCl2LiBH4NaBH4在乙醚溶液中發(fā)生離子交換反應(yīng)以制備NaBH4NaBH4及其復(fù)合體系典型的離子-共價(jià)鍵化合物具有相對(duì)較強(qiáng)的化學(xué)鍵合作用，因此穩(wěn)定性高。（1）NaBH4的熱解放氫NaBH4的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度為10.57%熱解放氫溫度大于500℃NaBH4是白色結(jié)晶粉末，受潮易分解。NaBH4具有較高的穩(wěn)定性，同樣也存在著吸放氫熱、動(dòng)力學(xué)性能緩慢等應(yīng)用瓶頸問(wèn)題。

NaBH4（2）NaBH4的水解放氫在常溫、中性條件下，不需催化劑可以與水直接反應(yīng)，生成氫氣和偏硼酸鈉。水解反應(yīng)濃度溫度pH值催化劑

硼氫化鈉（2）NaBH4的水解放氫可以通過(guò)電化學(xué)還原的原理重新制備硼氫化鈉，這樣可降低原料NaBH4的成本，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用。偏硼酸鈉水

陰極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)硼氫化鈉水解放氫工藝主要的研究方向水解發(fā)生器氫氣的純化與燃料電池的適配性①NaBH4水解發(fā)生器考慮催化劑的有效利用、副產(chǎn)物偏硼酸鈉的收集以及材料體積膨脹等。①NaBH4水解發(fā)生器硼氫化鈉水溶液燃料-廢液一體的單腔燃料室伴隨著迅速流出的氫氣，很多含鹽堿的水汽也被帶出NaBH4水解②NaBH4水解制氫的凈化呈酸性的質(zhì)子交換膜燃料電池性能產(chǎn)生影響對(duì)質(zhì)子交換膜產(chǎn)生不可逆的破壞減少燃料電池使用壽命伴隨著迅速流出的氫氣，很多含鹽堿的水汽也被帶出NaBH4水解②NaBH4水解制氫的凈化必須去除氫氣中的雜質(zhì)以提高氫氣純度延長(zhǎng)質(zhì)子交換膜燃料電池使用壽命去除氣體雜質(zhì)解決方式膜分離法酸洗氣液分離器干燥劑③與燃料電池適配性燃料硼氫化鈉儲(chǔ)罐催化反應(yīng)器加熱和冷卻裝置廢液儲(chǔ)罐氫氣儲(chǔ)罐氫氣凈化裝置以及泵閥件和壓力傳感③與燃料電池適配性微型燃料電池系統(tǒng)為了節(jié)約體積，可利用燃料腔與廢液腔為一體的單腔結(jié)構(gòu)反應(yīng)器初步冷凝產(chǎn)物氫氣與偏硼酸鈉燃料腔燃料電