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第1期 魏浩杰等：NBH,水解制氢泡沫镍载钉催化剂 .99. 得力学性能严重下降，且泡沫镍表面观察不到明显 的Ru颗粒.由图9可以看出，在pH为5的RuCk 溶液容易中制备出的催化剂C表面上附着的Ru量 70 很多，因此催化性能与A相比也提高了很多.由于 RuCk溶液在酸性环境中才能稳定保存，而且C与 D的催化活性很接近，因此溶液的H在5~7之间 40 为制备催化剂的适宜H范围， 20 0 100200300400500600 时间s 图10反应过程中体系温度与时间的关系 Fig 10 Relationship between system temperature and tie during re- action 由图10可以看出，随着反应的进行，反应温度 不断上升，但反应初期的温度升高速率较慢，到 35℃后，温度升高速率变快，一直到70℃后温度升 图8泡沫镍在pH=I的RC飞溶液中浸渍后的SEM照片 Fig 8 SEM mnage of Ni foam soaked n RuCk solution with a pH 高速率又开始变缓，直到体系达到最高温度.反应 value of l 初期由于反应速率较慢，释放的热量也较少，因此温 度上升也较慢：当温度上升到35℃之后，反应速率 开始逐渐变快，温度升高速率也随之加快；当温度升 高到70℃后，由于此时反应液中的NaBH浓度已 大幅下降，因此反应速率也随之下降，温度升高速率 也随之变缓；体系最高温度可达到80℃， 3结论 采用置换镀法制备泡沫镍载钉催化剂，发现泡 沫镍在浓度为0.025moL、H为5一7的RuCb 图9泡沫镍在H=5的RuCk溶液中浸渍后的SM照片 溶液中浸渍25h制备出的催化剂效果最好，采用 Fig9 SEM image of Ni foamn soaked n RuCk soltion with a pH 0.2g泡沫镍制备出的催化剂在15%NaBH、3% vale of5 N:OH(质量分数)的溶液中的平均制氢速率可达 2.4反应放热与反应温度的关系 600mL·mm.硼氢化钠水解制氢时，放出的热量 硼氢化钠水解制氢反应是一个放热过程，由反 会使体系温度升高，而且在反应初始阶段，温度的 应式(1)可知，每生成1molH2会释放出75kJ的热 升高速率较慢，到35℃后开始逐渐变快，70℃后随 量，由公式△H=nC,m△T(其中，H0的Gm为 着NaBH:的大量消耗而逐渐变慢，反应体系的温度 75.29mo.k1)河知，1mol水温度升高10K需 最高可达80℃. 要吸收0.753kJ的热量，当H2生成速率为 参考文献 600mLmm时，每分钟可产生2kJ的热量，若不计 热损失，这些热量可使1mol水的温度升高26K.在 [1]Gu G Hydrogen technolgy moadmap abmad and enligh terment to China Stud Int Technol Econ 2004 7:34 实际反应过程中，当水解放出的热量大于体系的热 顾钢.国外氢能技术路线图及对我国的启示，国际技术经济 损失时，NBH4溶液的温度会随之上升，而温度对 研究，2004734) H的生成速率又产生很大的影响[)，因此制氢速 [2]Xu W.Tao Z L Chen J Pmgress of mesearch on hydmogen stor 率也随之增大.图10为催化剂在20mL的15% age Pmog Chan.2006.18.20 NaBH4、3%NOH(质量分数)溶液催化反应过程中 (许炜，陶占良，陈军.储氢研究进展.化学进展，200618 20) 体系温度与时间的关系图， (下转第117页)第 1期 魏浩杰等： ＮａＢＨ4水解制氢泡沫镍载钌催化剂 得力学性能严重下降且泡沫镍表面观察不到明显 的 Ｒｕ颗粒．由图 9可以看出在 ｐＨ为 5的 ＲｕＣｌ3 溶液容易中制备出的催化剂 Ｃ表面上附着的 Ｒｕ量 很多因此催化性能与 Ａ相比也提高了很多．由于 ＲｕＣｌ3溶液在酸性环境中才能稳定保存而且 Ｃ与 Ｄ的催化活性很接近因此溶液的 ｐＨ在 5～7之间 为制备催化剂的适宜 ｐＨ范围． 图 8 泡沫镍在 ｐＨ＝1的 ＲｕＣｌ3溶液中浸渍后的 ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ．8 ＳＥＭ ｉｍａｇｅｏｆＮｉｆｏａｍｓｏａｋｅｄｉｎＲｕＣｌ3 ｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈａｐＨ ｖａｌｕｅｏｆ1 图 9 泡沫镍在 ｐＨ＝5的 ＲｕＣｌ3溶液中浸渍后的 ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ．9 ＳＥＭ ｉｍａｇｅｏｆＮｉｆｏａｍｓｏａｋｅｄｉｎＲｕＣｌ3 ｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈａｐＨ ｖａｌｕｅｏｆ5 2∙4 反应放热与反应温度的关系 硼氢化钠水解制氢反应是一个放热过程由反 应式 （1）可知每生成 1ｍｏｌＨ2会释放出 75ｋＪ的热 量．由公式 ΔＨ＝ｎＣｐｍΔＴ（其中Ｈ2Ｏ的 Ｃｐｍ 为 75∙29Ｊ·ｍｏｌ －1·Ｋ －1 ）可知1ｍｏｌ水温度升高 10Ｋ需 要吸 收 0∙753ｋＪ的 热 量．当 Ｈ2 生 成 速 率 为 600ｍＬ·ｍｉｎ －1时每分钟可产生 2ｋＪ的热量若不计 热损失这些热量可使 1ｍｏｌ水的温度升高 26Ｋ．在 实际反应过程中当水解放出的热量大于体系的热 损失时ＮａＢＨ4 溶液的温度会随之上升而温度对 Ｈ2的生成速率又产生很大的影响 ［10］因此制氢速 率也随之增大．图 10为催化剂在 20ｍＬ的 15％ ＮａＢＨ4、3％ ＮａＯＨ（质量分数 ）溶液催化反应过程中 体系温度与时间的关系图． 图 10 反应过程中体系温度与时间的关系 Ｆｉｇ．10 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｙｓｔｅｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅｄｕｒｉｎｇｒｅ- ａｃｔｉｏｎ 由图 10可以看出随着反应的进行反应温度 不断上升但反应初期的温度升高速率较慢到 35℃后温度升高速率变快一直到 70℃后温度升 高速率又开始变缓直到体系达到最高温度．反应 初期由于反应速率较慢释放的热量也较少因此温 度上升也较慢；当温度上升到 35℃之后反应速率 开始逐渐变快温度升高速率也随之加快；当温度升 高到 70℃后由于此时反应液中的 ＮａＢＨ4 浓度已 大幅下降因此反应速率也随之下降温度升高速率 也随之变缓；体系最高温度可达到 80℃． 3 结论 采用置换镀法制备泡沫镍载钌催化剂发现泡 沫镍在浓度为 0∙025ｍｏｌ·Ｌ －1、ｐＨ为 5～7的 ＲｕＣｌ3 溶液中浸渍 25ｈ制备出的催化剂效果最好采用 0∙2ｇ泡沫镍制备出的催化剂在 15％ ＮａＢＨ4、3％ ＮａＯＨ（质量分数 ）的溶液中的平均制氢速率可达 600ｍＬ·ｍｉｎ －1．硼氢化钠水解制氢时放出的热量 会使体系温度升高．而且在反应初始阶段温度的 升高速率较慢到 35℃后开始逐渐变快70℃后随 着 ＮａＢＨ4的大量消耗而逐渐变慢反应体系的温度 最高可达 80℃． 参 考 文 献 ［1］ ＧｕＧ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｏａｄｍａｐａｂｒｏａｄａｎｄｅｎｌｉｇｈｔｅｎｍｅｎｔｔｏ Ｃｈｉｎａ．ＳｔｕｄＩｎｔＴｅｃｈｎｏｌＥｃｏｎ20047：34 （顾钢．国外氢能技术路线图及对我国的启示．国际技术经济 研究20047：34） ［2］ ＸｕＷＴａｏＺＬＣｈｅｎＪ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒ- ａｇｅ．ＰｒｏｇＣｈｅｍ200618：20 （许炜陶占良陈军．储氢研究进展．化学进展200618： 20） （下转第 117页 ） ·99·