一种硼氮系储氢纤维的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于氢气储存技术及新材料合成领域，具体涉及一种硼氮系储氢纤维的制备方法，以及其应用。
【背景技术】
[0002]氢能是一种高效、洁净、可再生利用的二次能源，为解决当前大量使用化石燃料可能导致的气候、环境恶化及资源枯竭等问题提供了理想的应对方案，因而受到世界各国的普遍关注。但氢能的规模化商业应用面临着氢的制取、储运和应用等环节一系列的技术挑战。由于氢气存在易燃、易爆、易扩散以及常温常压条件下体积能量密度低等问题，发展高效、安全的氢储运技术面临的挑战最为突出，是制约氢能利用的“瓶颈”环节。
[0003]储氢方式主要有三种:高压气瓶、低温液氢和材料基固态储氢。高压气态储存虽拥有成熟的商业应用技术，但储氢密度低、安全性差，而低温液氢面临液化能耗高、绝热技术复杂且自挥发难以避免等问题，所以这两种传统氢储存方式难以满足对储氢条件最为苛刻的车载储氢应用要求。材料基固态储氢是通过化学反应或物理吸附将氢储存于固态材料中，在储氢密度、能源效率及操作安全性等方面具有显著优势，被公认为是最有发展前景的一种储氢方式。
[0004]硼氮系氢化物是一类极具潜力的储氢材料，其轻质元素硼和氮能够结合多个氢原子使得它们具有较高的氢容量。另外，硼上的氢原子和氮上的氢原子分别趋向于带负电荷的氢和带正电荷的氢，这使得所有硼氮系储氢材料结构中都存在双氢键网络，(正氢与负氢)双氢的结合可以有效促进放氢反应。
[0005]在硼氮系储氢材料中氨硼烷具备较高的理论氢含量(19.6wt%)，但是其较缓慢的放氢动力学，热分解过程中同时释放的有毒副产物气体(硼氮苯，氨气和双硼烷)，限制了该材料直接作为氢载体应用于燃料电池。目前，利用一些成熟的改性手段可以促进氨硼烷高效的放氢，其中采用纳米化方法改性效果尤为明显。纳米结构材料通常表现出与体相材料不同的物理行为。减小氢化物的颗粒尺寸至纳米量级，将显著增大比表面能、缩短扩散/传质距离、提高形核激活能及相界面接触，从而显著改善材料体系的放氢性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种硼氮系储氢纤维的制备方法，使其在100°C时放出不低于10wt%的纯氢气。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种硼氮系储氢纤维的制备方法，包括如下步骤:将聚乙烯吡咯烷酮与醇液配置成胶体A，将氨硼烷固体粉末和氯化镁溶于胶体A，得到胶体B，在注射器上装平针头，抽取胶体B后装入注射栗，针头与接收板之间保持一定的距离并通过高压发生器加上电场，用注射栗将胶体B挤出，在接收板上即得到所述硼氮系储氢纤维。
[0008]所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其醇液为甲醇、乙醇或丙二醇。
[0009]所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，每300mg聚乙烯吡咯烷酮对应醇液的加入量为5— 15mL。
[0010]所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其注射器使用8 —12号平针头。
[0011]所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其高压电场电压为10 — 15kV。
[0012]所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其注射栗注射速度为150— 400 μ L/ho
[0013]本发明的目的之二是提供一种复合储氢材料的应用。
[0014]主要用途:用于释放氢气。
[0015]本发明的有益效果在于:通过静电纺丝方法制备的氨硼烷纤维可明显改善放氢性能，使其在100°C时放出不低于10wt%的纯氢，并且氨硼烷纤维制备方法工艺简单、易于实现，成本适中。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例1中氨硼烷纤维的SEM照片；
图2是本发明实施例1中氨硼烷纤维的热分解质谱曲线；
图3是本发明实施例1中氨硼烷纤维与纯氨硼烷的恒温放氢对比曲线。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]实施例1
将320mg聚乙烯吡咯烷酮与1mL甲醇配置成胶体。
[0019]将76mg氨硼烷固体粉末和4mg氯化镁溶于上述胶体。
[0020]用注射器抽取胶体后装入注射栗，在注射器上装12号平针头。
[0021]针头与接收板之间保持1cm并通过高压发生器加上14kV的电场，注射栗以300 μ L/h的注射速度将胶体挤出，在接收板上即得到所述氨硼烷纤维。
[0022]氨硼烷纤维的SEM照片如图1所示；氨硼烷纤维的热分解质谱曲线如图2所示，其中升温速度为5摄氏度/分钟；氨硼烷纤维与纯氨硼烷的恒温放氢对比曲线如图3所示。
[0023]实施例2
将320mg聚乙烯吡咯烷酮与15mL乙醇配置成胶体。
[0024]将76mg氨硼烷固体粉末和4mg氯化镁溶于上述胶体。
[0025]用注射器抽取胶体后装入注射栗，在注射器上装9号平针头。
[0026]针头与接收板之间保持1cm并通过高压发生器加上15kV的电场，注射栗以235 μ L/h的注射速度将胶体挤出，在接收板上即得到所述氨硼烷纤维。
[0027]实施例3
将300mg聚乙烯吡咯烷酮与5mL丙二醇配置成胶体。
[0028]将76mg氨硼烷固体粉末和4mg氯化镁溶于上述胶体。
[0029]用注射器抽取胶体后装入注射栗，在注射器上装8号平针头。
[0030]针头与接收板之间保持1cm并通过高压发生器加上1kV的电场，注射栗以150 μ L/h的注射速度将胶体挤出，在接收板上即得到所述氨硼烷纤维。
[0031]实施例3 将300mg聚乙烯吡咯烷酮与15mL丙二醇配置成胶体。
[0032]将76mg氨硼烷固体粉末和4mg氯化镁溶于上述胶体。
[0033]用注射器抽取胶体后装入注射栗，在注射器上装8号平针头。
[0034]针头与接收板之间保持1cm并通过高压发生器加上1kV的电场，注射栗以400 μ L/h的注射速度将胶体挤出，在接收板上即得到所述氨硼烷纤维。
[0035]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于:包括如下步骤 a)、将聚乙烯吡咯烷酮与醇液配置成胶体A; b)、将氨硼烷固体粉末和氯化镁溶于胶体A，得到胶体B; C)、在注射器上装平针头，抽取胶体B后装入注射栗； d)、针头与接收板之间保持一定的距离并通过高压发生器加上电场，用注射栗将胶体B挤出，在接收板上即得到所述硼氮系储氢纤维。2.根据权利要求1所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于，所述的醇液为甲醇、乙醇或丙二醇。3.根据权利要求1所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于，每300mg聚乙烯吡咯烷酮对应醇液的加入量为5 — 15mL。4.根据权利要求3所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于，所述的注射器使用8 —12号平针头。5.根据权利要求4所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于，所述的高压电场电压为10 — 15kV。6.根据权利要求5所述的一种硼氮系储氢纤维的制备方法，其特征在于，所述的注射栗注射速度为150— 400 μ L/ho7.一种如权利要求1所述硼氮系储氢纤维的应用，其特征在于:用于释放氢气。
【专利摘要】本发明公开了一种硼氮系储氢纤维的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮与醇液配置成胶体A，将氨硼烷固体粉末和氯化镁溶于胶体A，得到胶体B，在注射器上装平针头，抽取胶体B后装入注射泵，针头与接收板之间保持一定的距离并通过高压发生器加上电场，用注射泵将胶体B挤出，在接收板上即得到所述硼氮系储氢纤维；通过本方法制备的氨硼烷纤维可明显改善放氢性能，使其在100℃时放出不低于10wt%的纯氢，并且氨硼烷纤维制备方法工艺简单、易于实现，成本适中；还公开了其应用，用于释放氢气。
【IPC分类】D01F6/44, D01F1/10
【公开号】CN105063786
【申请号】CN201510553437
【发明人】唐子威, 吴飞, 管道安, 袁斌
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一二研究所, 湖北长海新能源科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月1日