一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法

1.本发明涉及氢化物制氢技术领域，尤其涉及一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法。


背景技术：

2.进入21世纪以来，世界范围内出现能源危机和环境恶化，迫使人类社会发展各种可再生清洁能源。太阳能是丰富的可再生能源，受到研究者的广泛关注。氢能作为一种绿色高效的可再生能源，具有广泛的应用市场。
3.mg基氢化物(如mgh2)是中常见储氢材料体系，储能密度高(2814kj/kg)，分解温度可控，资源丰富，价格低廉且安全性好以及安全性高等优点，是储能材料的主流方向。目前mg基储能材料的研究主要集中在热解性能上。mg基储能材料的热解存在分解温度高，热导率降低，以及烧结导致其动力学性能变差等问题。且mg基材料的储热反应中，需要经过太阳能
→
热能
→
氢能等两步能量转化，效率较低。
4.dougherty等研究紫外光照射下氢化物(包括mgh2，cah2，srh2与bah2等)分解性能，但发现放氢量却非常的低(例如，mgh2只能放出0.0008wt％h2)。


技术实现要素：

5.本发明解决了现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，本发明提出的镁基氢化物产氢反应中不需要注水或添加催化剂，该方法具有更高的产氢量，以及绿色、反应可控的优点。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，该方法通过光解装置来实现，所述的光解装置包括反应容器、光源、缓冲容器和计量容器，光源设置于反应容器的斜上方，使反应容器内的镁基氢化物在光源照射下发生分解并放出氢气，反应容器一侧设置有氢气出口，装满水的缓冲容器一端与氢气出口相连，另一端与盛水容器相连，通过盛水容器来计算生成的氢气量，所述的方法具体包括如下步骤：将镁基氢化物进行固相球磨处理后得到球磨后的镁基氢化物装在光解装置的反应容器中，在光解装置的光源照射下发生反应，直接分解得到氢气。
7.光解装置中，反应容器内产生的氢气通过氢气出口进入缓冲容器，促使缓冲容器中的水进入盛水容器，盛水容器可以是计量容器或者非计量容器，如果是计量容器可以直接计算反应中生成的氢气的量，如果是非计量容器，可以通过天平或者其他工具对非计量容器中的水称重，再计算反应中生成的氢气的量。
8.通常情况下，镁基氢化物的颗粒度较大(微米级)，对光的吸收性能不好。通过球磨，能把镁基氢化物减少至纳米级，纳米级的镁基氢化物能具备更好的光照分解性能。球磨后的镁基氢化物在光源照射下发生反应，直接分解得到氢气。同时反应中不需要注水或添加催化剂，而且反应较为明显。此外，还可以通过调整光照强度与频率调控镁基氢化物的光解性能。因此，该方法具有更高的产氢量，以及绿色、反应可控的优点。
9.优选地，所述的镁基氢化物选自mgh2、mg2feh6、namgh3、mg2nih4、mg-la合金的氢化物和mg-li合金的氢化物中的一种。
10.优选地，所述的固相球磨处理采用摆振球磨机或行星式球磨机，球料比为35:1-45:1，球磨时间为6-8h，转速为350-450rpm。
11.优选地，所述的光源功率大于40w，光照时间大于2min。
12.优选地，所述的光源为紫外光或可见光。
13.进一步优选，所述的紫外光是波长为375-360nm的紫外灯发出的紫外光。
14.进一步优选，所述的可见光是绿光灯发射出的波长为530-520nm的可见光，黄光灯发射出的波长为595-585nm的可见光，红光灯发射出的波长为732-725nm的可见光，或者蓝光灯发射出的波长为470-465nm的可见光。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，具有更高的产氢量，还具有绿色、反应可控的优点。
附图说明
16.图1是光照驱动镁基氢化物光解制氢装置的示意图；
17.图2是实施例1不同颜色可见光光照驱动mgh2分解制氢的效果图；
18.附图标记说明：1、铁架台；2、反应瓶；3、光源；4、蒙氏洗瓶；5、烧杯；6、电子天平；7、计算机。
具体实施方式
19.以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。除特别说明，本发明使用的设备为本技术领域常规市购产品。下述实施例中行星式球磨机为南大仪器厂sp4球磨机。
20.光解装置包括反应容器、光源、缓冲容器和盛水容器，光源设置于反应容器的斜上方，使反应容器内的镁基氢化物在光源照射下发生分解并放出氢气，反应容器一侧设置有氢气出口，装满水的缓冲容器一端与氢气出口相连，另一端与盛水容器相连，通过盛水容器来计算生成的氢气量。本发明提出的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，可以在实验室或者只要提供合适的反应条件下均可以进行。下述实施例反应在实验室内进行，反应容器优选为反应瓶，缓冲容器为蒙氏洗瓶，盛水容器为烧杯。
21.如图1所示，将装有球磨后的镁基氢化物的反应瓶2与光源3安置在铁架台1上。通过光源3的光照，反应瓶2中的镁基氢化物发生分解并放出氢气，推动蒙氏洗瓶4中的水流到放置在电子天平6上的烧杯5中，最后连接电子天平6用计算机7分析记录产氢量。
22.光源3可以为紫外光或可见光，紫外光是波长为375-360nm的紫外灯发出的紫外光。可见光可以是绿光灯发射出的波长为530-520nm的可见光，黄光灯发射出的波长为595-585nm的可见光，红光灯发射出的波长为732-725nm的可见光，或者蓝光灯发射出的波长为470-465nm的可见光。
23.实施例1
24.一种通过球磨与光照驱动镁基氢化物分解的方法，包括如下步骤：将2g的mgh2与80g的钢球在球磨罐内1atm氩气气氛下，通过行星式球磨机进行球磨5h，转速为400rpm。球
磨后，将mgh2放置于光解制氢装置中分别进行蓝光、绿光、黄光和红光光照进行测试，各可见光的功率为45w。蓝光的波长为470-465nm，绿光的波长为530-520nm，黄光的波长为595-585nm，红光的波长为732-725nm。
25.如图2所示，mgh2在45w的蓝光、绿光、黄光与红光照射下，分别能放出30.3ml/g h2、20ml/g h2、10.4ml/g h2与10.0ml/g h2。其中，球磨后的mgh2在45w的蓝光照射下，能放出超过30ml/g h2(约0.24wt％)。相比于dougherty等用紫外光照射mgh2只能放出0.0008wt％h2，而采用光照球磨后mgh2能放出超过0.24wt％h2，说明本方法能有效促进mgh2的分解。
26.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，该方法通过光解装置来实现，所述的光解装置包括反应容器、光源、缓冲容器和盛水容器，光源设置于反应容器的斜上方，使反应容器内的镁基氢化物在光源照射下发生分解并放出氢气，反应容器一侧设置有氢气出口，装满水的缓冲容器一端与氢气出口相连，另一端与盛水容器相连，通过盛水容器来计算生成的氢气量，所述的方法具体包括如下步骤：将镁基氢化物进行固相球磨处理后得到球磨后的镁基氢化物装在光解装置的反应容器中，在光解装置的光源照射下发生反应，直接分解得到氢气。2.根据权利要求1所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的镁基氢化物选自mgh2、mg2feh6、namgh3、mg2nih4、mg-la合金的氢化物和mg-li合金的氢化物中的一种。3.根据权利要求1所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的固相球磨处理采用摆振球磨机或行星式球磨机，球磨气氛为氩气，球料比为35:1-45:1，球磨时间为6-8h，转速为350-450rpm。4.根据权利要求1所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的光源功率大于40w，光照时间大于2min。5.根据权利要求1或4所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的光源为紫外光或可见光。6.根据权利要求5所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的紫外光是波长为375-360nm的紫外灯发出的紫外光。7.根据权利要求5所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的可见光是绿光灯发射出的波长为530-520nm的可见光。8.根据权利要求5所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的可见光是黄光灯发射出的波长为595-585nm的可见光。9.根据权利要求5所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的可见光是红光灯发射出的波长为732-725nm的可见光。10.根据权利要求5所述的通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法，其特征在于，所述的可见光是蓝光灯发射出的波长为470-465nm的可见光。

技术总结
本发明公开了一种通过光照驱动镁基氢化物直接分解的方法。该方法通过光解装置来实现，所述的光解装置包括反应容器、光源、缓冲容器和盛水容器，光源设置于反应容器的斜上方，使反应容器内的镁基氢化物在光源照射下发生分解并放出氢气，反应容器一侧设置有氢气出口，装满水的缓冲容器一端与氢气出口相连，另一端与盛水容器相连，通过盛水容器来计算生成的氢气量，所述的方法具体包括如下步骤：将镁基氢化物进行固相球磨处理后得到球磨后的镁基氢化物装在光解装置的反应容器中，在光解装置的光源照射下发生反应，直接分解得到氢气。本发明提出的方法具有更高的产氢量，以及绿色、反应可控的优点。反应可控的优点。反应可控的优点。


技术研发人员：吴岱丰 朱用洋 曾黎明 周庆
受保护的技术使用者：广东省科学院资源利用与稀土开发研究所
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/23