專利名稱：電解法制備硼氫化物的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明電解法制備硼氫化物的工藝屬于燃料電池中氫原料制備領(lǐng)域，具體來講是一種用電解法從偏硼酸鹽制備硼氫化物，即堿金屬硼氫化物催化水解生成氫氣，其副產(chǎn)物偏硼酸鹽又重新電解生成硼氫化物，實現(xiàn)偏硼酸鹽的循環(huán)再利用的工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，燃料電池倍受各國的重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。燃料電動車已成為世界各大汽車公司開發(fā)競爭的熱點。
燃料電池的最佳燃料是氫，近來，美國的chryler group和日本的H-Gene Tech.Alliance正在開發(fā)以堿金屬硼氫化合物為燃料的新型燃料電池。指出直接使用BH4-比傳統(tǒng)的氫燃料電池性能優(yōu)良很多。其原理為生成燃料氫的同時，偏硼酸鹽的循環(huán)再利用是氫氧燃料電池成本大幅度下降的誘人途徑。即目前，國內(nèi)外NaBH4的合成主要是Schlesinger和Bayer法。我國NaBH4生產(chǎn)發(fā)展較慢，現(xiàn)只有上海、重慶等有小批量生產(chǎn)，但產(chǎn)品價格昂貴，不能作為燃料電池的氫源。Suda.Seisirau(EP1067091.A)報道了硼氫化鈉催化水解制備氫氣；Lee Jaiy(US5599640)報道了用硼氫化物作為燃料電池的氫源，Cooper(US3437842)報道了電解法制備硼氫化鈉，但反應(yīng)速率慢，電流效率低(＜25％)，沒有循環(huán)再利用。有關(guān)還原再次生成硼氫化物，形成硼循環(huán)的文獻(xiàn)還未見報道。而美國、日本等國的研究者則公開聲明，將對此進(jìn)行重點開發(fā)研究。燃料循環(huán)使用的問題一直尚未解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明電解法制備硼氫化物工藝的目的是克服上述已有技術(shù)的缺點，公開一種硼氫化物燃料循環(huán)再利用的制備方法。
本發(fā)明電解法制備硼氫化物的工藝采用電解法使硼氫化物分解生成氫氣的副產(chǎn)品偏硼酸鹽，重新再生成硼氫化物。該過程采用陽極室和陰極室，中間用陽離子膜隔離，陽極材料采用耐腐蝕性的鈦基氧化物電極和鈦及其它金屬的合金，陰極采用三維電極(主要成分是石墨、鎳、鐵、不銹鋼及其合金)，陽極室溶液是0.5～5.0mol.l-1的酸，此酸可以是H2SO4、HNO3、H3PO4、HCl等；或是1.0～5.0mol.l-1的堿金屬氫氧化物。陰極室溶液是10％～50％的偏硼酸鹽(硼砂、硼酸)和1.0～5.0mol.l-1的堿金屬氫氧化物。溫度在10～80℃范圍內(nèi)，電流密度為50～200mA/cm2，電解時間為1～3h。陰極生成硼氫化物的電流效率大于30％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點本發(fā)明電解法制備硼氫化物的工藝最大優(yōu)點在于硼化合物的循環(huán)再利用。國內(nèi)還未見有電解法從偏硼酸鹽制備硼氫化物的報道。國外此法電化學(xué)反應(yīng)速率低、電流效率低、沒有循環(huán)再利用。而本發(fā)明電解法制備硼氫化物的工藝采用三維電極使電極表面積增大，改善傳遞條件，提高了電流密度，從而提高了電化學(xué)反應(yīng)速率，電流效率提高到大于30％，同時使原料循環(huán)使用。
具體實施例方式
實施例1選擇鈦基二氧化錳為陽極，鎳為陰極，2.0mol.l-1NaOH和2.0mol.l-1的偏硼酸鹽為陰極溶液，2.0mol.l-1H2SO4為陽極溶液，溫度為40℃，電流密度為80mA/cm2，電解2小時，電流效率為32％。
實施例2選擇鈦基二氧化錳為陽極，鐵為陰極，2.0mol.l-1NaOH和2.0mol.l-1的偏硼酸鹽為陰極溶液，2.0mol.l-1HCL為陽極溶液，溫度為48℃，電流密度為100mA/cm2，電解2小時，電流效率為30％。
實施例3選擇二氧化鉛為陽極，石墨為陰極，2.0mol.l-1NaOH和2.0mol.l-1的偏硼酸鹽為陰極溶液，2.0mol.l-1HCl為陽極溶液，溫度為45℃，電流密度為100mA/cm2，電解2小時，電流效率為30％。
實施例4選擇二氧化鉛為陽極，石墨氧化物為陰極，2.0mol.l-1NaOH和2.0mol.l-1的硼酸鹽為陰極溶液，2.0mol.l-1HCl為陽極溶液，溫度為48℃，電流密度為100mA/cm2，電解2小時，電流效率為30％。
權(quán)利要求
1.一種電解法制備硼氫化物的工藝，其特征在于是用堿金屬硼氫化物催化水解生成氫氣，其副產(chǎn)物偏硼酸鹽重新電解生成硼氫化物，而后硼氫化物再進(jìn)行反復(fù)循環(huán)再利用的工藝，其特征在于所述的電解系統(tǒng)包括陽極、陰極，中間用陽離子膜隔離，在酸性或堿性陽極溶液和硼酸鹽的堿性陰極溶液中，控制一定的溫度和電流密度進(jìn)行電解。
2.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，陽極材料為鈦基氧化物及其合金。
3.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，選擇三維電極和DSA作為陰極。
4.按權(quán)利要求3所述陰極材料為鎳、鐵、石墨、不銹鋼及其合金。
5.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，陽極溶液為酸(H2SO4、HNO3、H3PO4、HCl)或堿(NaOH、KOH)。
6.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，陰極溶液為NaOH(1.0～5.0mol/L)和偏硼酸鹽(硼砂、硼酸)溶液。
7.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，電解溫度為10～80℃。
8.按權(quán)利要求1所述電解法制備硼氫化物的工藝，電流密度為50～200mA/cm2。
全文摘要
一種電解法制備硼氫化物的工藝屬于燃料電池中氫原料制備領(lǐng)域，具體來講是一種用電解法從偏硼酸鹽制備硼氫化物，其特征在于堿金屬硼氫化物催化水解生成氫氣，其副產(chǎn)物偏硼酸鹽又重新電解生成硼氫化物，即偏硼酸鹽的循環(huán)再利用的工藝。本發(fā)明采用三維電極和DSA電極以增大電極表面積，改善傳質(zhì)條件，以提高電化學(xué)反應(yīng)速率，使電流效率達(dá)到30％以上。該發(fā)明使放氫燃料反復(fù)充(放)電，循環(huán)使用，電極效率增加，成本下降，是一種綠色高新技術(shù)。
文檔編號C25B1/00GK1396307SQ0213535
公開日2003年2月12日 申請日期2002年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月10日
發(fā)明者孫彥平, 梁鎮(zhèn)海 申請人:太原理工大學(xué)