D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.01.009 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Jan 2010 NBH4水解制氢泡沫镍载钌催化剂 魏浩杰李山梅侯森森王新东 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要研究了泡沫镍载钉催化剂制备过程中，RūCk溶液浓度、H值和浸渍时间对催化剂性能的影响，以及反应放热与体 系温度之间的关系.结果表明，当0.2g泡沫镍在浓度为0.025moL、pH值为5~7的RuCk溶液中浸渍25h后，制备出的 催化剂在质量分数15%NaBH:、%Na0H溶液中的平均制氢速率可达到600mLmm.用该催化剂在20 mL NaBH,碱性溶 液中使用时，水解放出的热量可使反应体系温度达到80℃· 关键词催化剂：泡沫镍；氯化钉：硼氢化钠：制氢 分类号M911.4 RuNi foam catalyst for hydrogen generation from hydrolysis of sodium boro- hydride WEI Hao-jie LI Shan mei HOU M iaom iao WANG Xin dong School ofMetallugical and Ecobgical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT The effects of RuCk solution concentration pH value and soaking tie on the catalyst perfomance were studied dur ing the preparation of RuNi foam catalysts The relationship beteen exothem ic reaction and system temperature was also discussed It was indicated that the average hydmogen generation rate of the catalyst prepared with 0.2g of Ni foam in 0.025m RuC so- tion with pH values of5 to 7 for a soak ing tie of 25 h was 600mL.m inin the solution of 15%NaBH and 3 NaOH.W hen the catalyst was imersed in 20mL of NaBH,solution the energy released fom hydrolyzation could make the systemn temperature increase o80℃. K EY W ORDS catalyst Ni foam:nthenim chloride sodim borohydride hydrogen generation 氢能是21世纪的绿色能源，随着人类对能源需 控制和安全等优，点而备受关注 求的增加和化石能源的日益枯竭，氢能越来越受到 NaBH水解制氢是20世纪50年代初由 人们的关注·目前，欧美等发达国家都制定了自己 Schlesinger等最先发现的，在催化剂存在的条件 的“氢能路线图”，以期在21世纪中叶进入“氢经济 下，硼氢化钠在碱性水溶液中发生如下反应并放出 时代山.人类对氢能的利用可分为直接燃烧、燃料 热量： 电池和核聚变反应三种方式，其中燃料电池是人类 NaBH4+2H20→4H2十NaB02, 应用氢能的既高效又和平的方式，氢气作为质子交 △H=-217 kmol (1) 换膜燃料电池的理想燃料，需要解决氢的制取和储 当催化剂与NaBH:碱性水溶液脱离后，反应立 运两个方面的问题，而氢的储运又是应用的关 即停止，因此该反应可以提供一种安全可控的供氢 键[).当今储氢主要方式有高压气态储氢、低温液 方法，硼氢化钠水解制氢所采用的催化剂主要以碳 态储氢、金属氢化物储氢和非金属氢化物储氢 粉可或阴离子树脂)作为载体担载贵金属铂 等).非金属氢化物储氢中的硼氢化物储氢方式由 (P)、钉(Ru)或非贵金属钴(Co)镍、(Ni)制备 于具有理论储氢率高、氢气纯度高、反应启动快、易 而成，以阴离子交换树脂作为载体的催化剂，由于离 收稿日期：2009-03-19 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。50528404) 作者简介：魏浩杰(1983)男，硕士研究生：王新东(1962)，男，教授，博士生导师，Emai让chm@ustb edu cn第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2010 ＮａＢＨ4 水解制氢泡沫镍载钌催化剂 魏浩杰 李山梅 侯淼淼 王新东 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京 100083 摘 要 研究了泡沫镍载钌催化剂制备过程中‚ＲｕＣｌ3溶液浓度、ｐＨ值和浸渍时间对催化剂性能的影响‚以及反应放热与体 系温度之间的关系．结果表明‚当 0∙2ｇ泡沫镍在浓度为 0∙025ｍｏｌ·Ｌ －1、ｐＨ值为 5～7的 ＲｕＣｌ3 溶液中浸渍 25ｈ后‚制备出的 催化剂在质量分数 15％ ＮａＢＨ4、3％ ＮａＯＨ溶液中的平均制氢速率可达到 600ｍＬ·ｍｉｎ －1．用该催化剂在 20ｍＬＮａＢＨ4 碱性溶 液中使用时‚水解放出的热量可使反应体系温度达到 80℃． 关键词 催化剂；泡沫镍；氯化钌；硼氢化钠；制氢 分类号 ＴＭ911∙4 Ｒｕ-Ｎｉｆｏａｍ ｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆｓｏｄｉｕｍ ｂｏｒｏ- ｈｙｄｒｉｄｅ ＷＥＩＨａｏ-ｊｉｅ‚ＬＩＳｈａｎ-ｍｅｉ‚ＨＯＵＭｉａｏ-ｍｉａｏ‚ＷＡＮＧＸｉｎ-ｄｏｎｇ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＲｕＣｌ3ｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ‚ｐＨｖａｌｕｅ‚ａｎｄｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｄｕｒ- ｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＲｕ-Ｎｉｆｏａｍｃａｔａｌｙｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｓｙｓｔｅｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｉｔｗａｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈ0∙2ｇｏｆＮｉｆｏａｍｉｎ0∙025ｍｏｌ·Ｌ －1ＲｕＣｌ3ｓｏｌｕ- ｔｉｏｎｗｉｔｈｐＨｖａｌｕｅｓｏｆ5ｔｏ7ｆｏｒａｓｏａｋｉｎｇｔｉｍｅｏｆ25ｈｗａｓ600ｍＬ·ｍｉｎ －1ｉｎｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ15％ ＮａＢＨ4ａｎｄ3％ ＮａＯＨ．Ｗｈｅｎｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔｗａｓｉｍｍｅｒｓｅｄｉｎ20ｍＬｏｆＮａＢＨ4ｓｏｌｕｔｉｏｎ‚ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｅｄｆｏｒｍｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｍａｋｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｏ80℃． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃａｔａｌｙｓｔ；Ｎｉｆｏａｍ；ｒｕｔｈｅｎｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅ；ｓｏｄｉｕｍｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ；ｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ 收稿日期：2009--03--19 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50528404） 作者简介：魏浩杰 （1983－ ）‚男‚硕士研究生；王新东 （1962－ ） ‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｅｃｈｅｍ＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 氢能是 21世纪的绿色能源‚随着人类对能源需 求的增加和化石能源的日益枯竭‚氢能越来越受到 人们的关注．目前‚欧美等发达国家都制定了自己 的 “氢能路线图 ”‚以期在 21世纪中叶进入 “氢经济 时代 ” ［1］．人类对氢能的利用可分为直接燃烧、燃料 电池和核聚变反应三种方式‚其中燃料电池是人类 应用氢能的既高效又和平的方式．氢气作为质子交 换膜燃料电池的理想燃料‚需要解决氢的制取和储 运两个方面的问题‚而氢的储运又是应用的关 键 ［2］．当今储氢主要方式有高压气态储氢、低温液 态储氢、金属氢化物储氢和非金属氢化物储氢 等 ［3］．非金属氢化物储氢中的硼氢化物储氢方式由 于具有理论储氢率高、氢气纯度高、反应启动快、易 控制和安全等优点而备受关注． ＮａＢＨ4 水 解 制 氢 是 20世 纪 50年 代 初 由 Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅｒ等 ［4］最先发现的‚在催化剂存在的条件 下‚硼氢化钠在碱性水溶液中发生如下反应并放出 热量： ＮａＢＨ4＋2Ｈ2Ｏ 4Ｈ2＋ＮａＢＯ2‚ ΔＨ＝－217ｋＪ·ｍｏｌ －1 （1） 当催化剂与 ＮａＢＨ4碱性水溶液脱离后‚反应立 即停止‚因此该反应可以提供一种安全可控的供氢 方法．硼氢化钠水解制氢所采用的催化剂主要以碳 粉 ［5］或 阴 离 子 树 脂 ［6］ 作 为 载 体 担 载 贵 金 属 铂 （Ｐｔ） ［7］、钌 （Ｒｕ）或非贵金属钴 （Ｃｏ）镍、（Ｎｉ） ［8］制备 而成‚以阴离子交换树脂作为载体的催化剂‚由于离 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．01．009