高燃燒熱值合成氫燃料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高燃燒熱值合成氫燃料及其制備方法，所述高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，包括以下步驟：室溫下，將金屬硼氫化物在催化劑的作用下與二氧化碳進(jìn)行球磨，反應(yīng)后得到混合氣體。本發(fā)明以金屬硼氫化物和二氧化碳為主要原料，在催化劑作用下通過(guò)球磨，充分發(fā)揮球沖擊的作用，促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，得到組分比例不同的合成燃料。該燃料氣體具有燃燒值高、無(wú)毒無(wú)害、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
高燃燒熱值合成氫燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及氣體燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高燃燒熱值合成氫燃料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類(lèi)社會(huì)文明的持續(xù)發(fā)展正面臨著能源短缺與環(huán)境惡化所帶來(lái)的威脅，對(duì)化石能 源的無(wú)限制開(kāi)采不僅導(dǎo)致其日漸枯竭，價(jià)格攀升，而且燃燒釋放的大量二氧化碳導(dǎo)致溫室 效應(yīng)加重，進(jìn)而引發(fā)極端天氣現(xiàn)象。
[0003] 為了克服化石能源的缺陷，人們一直在尋找一種不依賴(lài)化石燃料、儲(chǔ)量豐富，能廉 價(jià)制取，無(wú)毒無(wú)害的清潔能源。而氫能正是人們所期待的新能源，因?yàn)闅淠芫哂幸韵聨状髢?yōu) 點(diǎn)：（1)資源豐富，氫不僅是最輕的氣體，而且是宇宙中最古老的物質(zhì)，地球上的氫資源極其 豐富。氫燃燒又生成水，這是一個(gè)取之于水又還原于水的順應(yīng)自然的循環(huán)，所以氫是一種不 受資源限制取之不盡、用之不竭的能源。（2)無(wú)污染，氫氣本身無(wú)毒，燃燒時(shí)生成水和少量氮 化氫，但比石油基燃料燃燒時(shí)的產(chǎn)生量低80%，不會(huì)像礦物燃料那樣產(chǎn)生大量煙塵及一氧 化碳，二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過(guò)適當(dāng)處 理也不會(huì)污染環(huán)境，所以氫是最清潔的能源。（3)熱值高，除核燃料外，氫的燃燒值是所有化 石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。（4)氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的 可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。
[0004] 但是，上述的自然能源的有效利用還沒(méi)有廣泛普及，而且還是依靠將排出大量二 氧化碳的化石燃料作為原料發(fā)電和大部分的動(dòng)力共給。隨著對(duì)環(huán)境破壞的抑制的推行，消 費(fèi)者要求使用清潔能源的情況也逐漸增多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高燃燒 熱值合成氫燃料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 將金屬硼氫化物與二氧化碳，在催化劑的作用下進(jìn)行球磨，得到所述高燃燒熱值 合成氫燃料。
[0009] 優(yōu)選地，所述的金屬硼氫化物為硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀中的一種或多種的 混合物。
[0010]更優(yōu)選地，所述的金屬硼氫化物由硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀混合而成，所述 硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀的質(zhì)量比為(1-3) :(1-3): (1-3)。
[0011] 優(yōu)選地，所述的催化劑加入量為金屬硼氫化物重量的1-5%，所述的催化劑為氧化 鈷、氯化鈷、硫酸鈷中的一種或多種混合物。
[0012] 更有選地，所述的催化劑由氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷混合而成，所述氧化鈷、氯化 鈷、硫酸鈷的質(zhì)量比為(1-3) :(1-3): (1-3)。
[0013] 優(yōu)選地，所述的CO2氣體的壓力為0.1-100atm。
[0014] 本發(fā)明中只要能提供機(jī)械化學(xué)力的球磨方式均可，優(yōu)選地，所述球磨包括行星式 球磨、臥式球磨和振動(dòng)式球磨。
[0015] 更優(yōu)選地，所述球磨為行星式球磨或臥式球磨，球磨條件為:球料比為5-150:1，球 磨轉(zhuǎn)速為250-950轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5-50小時(shí)。
[0016]更優(yōu)選地，所述球磨為振動(dòng)式球磨時(shí)，球磨條件為:球料比為5-120:1，振動(dòng)頻率為 850-1100周/分鐘，球磨時(shí)間為0.5-50小時(shí)。
[0017] 本發(fā)明提供了一種高燃燒熱值合成氫燃料，采用上述方法制備而成，由下述重量 百分比的組分組成:氫氣26-66%、一氧化碳16-36%、余量為甲燒。
[0018] 具體的，在本發(fā)明中：
[0019] 氧化鈷，CAS號(hào)：1307-96-6，粒徑20-40nm。
[0020]氯化鈷，CAS 號(hào)：34240-80-7，粒徑 20-40nm。
[0021] 硫酸鈷，CAS 號(hào)：60459-08-7，粒徑 20-40nm。
[0022] 硼氫化鈉 ，CAS 號(hào)：137141-62-9，粒徑 20-40nm。
[0023] 硼氫化鎂，CAS 號(hào)：16903-37-0，粒徑 20-40nm。
[0024] 硼氫化鉀，CAS號(hào)：13762-51-1，粒徑20-40nm
[0025] 二氧化碳，CAS號(hào)：124-38-9。
[0026] 本發(fā)明以金屬硼氫化物和二氧化碳為主要原料，在催化劑作用下通過(guò)球磨，充分 發(fā)揮球沖擊的作用，促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，得到組分比例不同的合成燃料。該燃料氣體 具有燃燒值高、無(wú)毒無(wú)害、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，以下所述，僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對(duì)本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以下實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 [0028] 實(shí)施例1
[0029] 高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，包括以下步驟：
[0030] 在氬氣氣氛的手套箱（采用德國(guó)Mbraun手套箱）中，稱(chēng)取9. Og的金屬硼氫化物和 0.18g催化劑，裝入帶閥門(mén)的不銹鋼球磨罐(容積300ml)中，每個(gè)不銹鋼球的直徑為7. Omm， 球料質(zhì)量比為100:1(即不銹鋼球總的質(zhì)量與金屬硼氫化物的質(zhì)量比為100:1)。
[0031] 將裝有金屬硼氫化物和催化劑的球磨罐抽真空后充入IOatm的二氧化碳。然后將 球磨罐放在行星式球磨機(jī)(釆用南京大學(xué)儀器廠生產(chǎn)的QM-3SP4型行星式球磨機(jī))上，以500 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨24小時(shí)，得到合成燃料。
[0032]所述步驟（1)中金屬硼氫化物由硼氫化鈉3g、硼氫化鎂3g、硼氫化鉀3g攪拌混合均 勻得到。
[0033]所述步驟（1)所述的催化劑由氧化鈷0.06g、氯化鈷0.06g、硫酸鈷0.06g攪拌混合 均勻得到。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于:所述的金屬硼氫化物由硼氫化鈉4.5g、硼氫 化鎂4.5g攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例2的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0036] 實(shí)施例3
[0037]與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于：金屬硼氫化物由硼氫化鎂4.5g、硼氫化鉀 4.5g攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例3的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于:所述的金屬硼氫化物由硼氫化鈉4.5g、硼氫 化鉀4.5g攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例4的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0040] 實(shí)施例5
[0041] 與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于:所述的催化劑穩(wěn)定劑由氧化鈷0.09g、氯化鈷 〇. 〇9g攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例5的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0042] 實(shí)施例6
[0043]與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于:所述的催化劑由氯化鈷0.09g、硫酸鈷0.09g 攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例6的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0044] 實(shí)施例7
[0045]與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅僅在于:所述的催化劑由氧化鈷0.09g、硫酸鈷0.09g 攪拌混合均勻得到。得到實(shí)施例7的高燃燒熱值合成氫燃料。
[0046] 測(cè)試?yán)?
[0047] 對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例5-7中步驟（1)的高燃燒熱值合成氫燃料反應(yīng)生成率進(jìn)行測(cè) 試，具體結(jié)果見(jiàn)表1。
[0048]表1:高燃燒熱值合成氫燃料反應(yīng)生成率結(jié)果表
[0050] 比較實(shí)施例1與實(shí)施例2-4,實(shí)施例1(硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀復(fù)配)高燃燒 熱值合成氫燃料反應(yīng)生成率明顯高于實(shí)施例2_4(硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀中任意二 者復(fù)配）。比較實(shí)施例1與實(shí)施例5-7，實(shí)施例1 (氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷)高燃燒熱值合成氫 燃料反應(yīng)生成率明顯高于實(shí)施例5-7(氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷任意二者復(fù)配）。
[0051] 測(cè)試?yán)?
[0052] 對(duì)實(shí)施例1-7制備的高燃燒熱值合成氫燃料進(jìn)行燃燒熱值測(cè)試。具體結(jié)果見(jiàn)表2。 [0053]表2:燃燒熱值測(cè)試結(jié)果表
[0056]比較實(shí)施例1與實(shí)施例2-4,實(shí)施例1(硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀復(fù)配)燃燒熱 值明顯高于實(shí)施例2_4(硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀中任意二者復(fù)配）。比較實(shí)施例1與實(shí) 施例5-7,實(shí)施例1(氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷復(fù)配)燃燒熱值明顯高于實(shí)施例5-7(氧化鈷、氯 化鈷、硫酸鈷中任意二者復(fù)配）。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:室溫下，將金 屬硼氫化物在催化劑的作用下與二氧化碳進(jìn)行球磨。2. 如權(quán)利要求1所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述的催化劑 加入量為金屬硼氫化物重量的1-5%，所述的催化劑為氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷中的一種或 多種混合物。3. 如權(quán)利要求2所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述的催化劑 由氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷混合而成，所述氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷的質(zhì)量比為（1-3) :(1-3): (1-3)〇4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述的 金屬硼氫化物為硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀中的一種或多種的混合物。5. 如權(quán)利要求4所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述的金屬硼 氫化物由硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀混合而成，所述的硼氫化鈉、硼氫化鎂、硼氫化鉀的 質(zhì)量比為（1 _3): (1-3): (1-3)。6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所 述的二氧化碳C〇2氣體的壓力為0 · l-100atm。7. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所 述的球磨包括行星式球磨、臥式球磨和振動(dòng)式球磨。8. 如權(quán)利要求7所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述球磨為行 星式球磨或臥式球磨，球磨條件為:球料比為5-150:1，球磨轉(zhuǎn)速為250-950轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí) 間為0.5-50小時(shí)。9. 如權(quán)利要求7所述的高燃燒熱值合成氫燃料的制備方法，其特征在于:所述球磨為振 動(dòng)式球磨時(shí)，球磨條件為:球料比為5-120:1，振動(dòng)頻率為850-1100周/分鐘，球磨時(shí)間為 0.5-50 小時(shí)。10. -種高燃燒熱值合成氫燃料，其特征在于:采用權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述方法制 備而成。
【文檔編號(hào)】C10L3/00GK105861084SQ201610263615
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】李亞斌, 吳燕
【申請(qǐng)人】碧城（上海）新能源科技有限公司