氫儲存運(yùn)輸及加注技術(shù)教學(xué)課件：5.3氨硼烷及其衍生物儲氫

氨硼烷及其衍生物儲氫氨硼烷氨硼烷是一種白色粉末狀晶體，在干燥的空氣中可以穩(wěn)定存在。最基本的B-N-H化合物之一理論含氫量高達(dá)19.6%一種理想的儲氫材料NH3BH3與N原子相連的H原子，均顯正電性與B原子相連的H原子，均顯負(fù)電性氨硼烷儲氫原理正電性H原子經(jīng)典氫鍵氨硼烷儲氫原理氨硼烷分子靜電吸引作用負(fù)電性H原子氨硼烷熱解制氫的過程是一個(gè)放熱反應(yīng)雙氫鍵氨硼烷分子中的雙氫鍵對氨硼烷分子的空間構(gòu)型和它的物理化學(xué)性質(zhì)均具有比較大的影響。常溫常壓下為固態(tài)可以穩(wěn)定存在雙氫鍵的吸引作用由于N和B鍵由配位鍵轉(zhuǎn)換成，穩(wěn)定性更高的共價(jià)鍵的緣故氨硼烷在水溶液中水解需要催化劑在無催化劑存在的情況下水解非常緩慢，需要選擇合適的催化劑存在才能脫氫。氨硼烷水解反應(yīng)的催化劑貴金屬氨硼烷的衍生物脫氫反應(yīng)的效率催化劑的選擇氨硼烷儲氫原理非貴金屬-貴金屬合金非貴金屬催化劑負(fù)載型金屬催化劑金屬氨基硼烷化合物雙金屬氨基硼烷化合物含氨衍生物相較于氨硼烷放氫溫度下降，但放氫反應(yīng)過程復(fù)雜，會生成氨、乙硼烷等副產(chǎn)物，目前仍處于研發(fā)階段。氨硼烷分子氨硼烷儲氫原理B–HB–NN–H具有較高的熱穩(wěn)定性分解過程需要很高的能量，所需的溫度較高并且分解過程中容易形成副產(chǎn)物氨硼烷的熱解過程110攝氏度150攝氏度超過500攝氏度反應(yīng)放出氫氣nNH3BH3→【NH2BH2】n+nH2~110℃【NH2BH2】n→【NHBH】n+nH2~150℃【NHBH】n→nBN+nH2＞500℃第一，構(gòu)建價(jià)格更低廉的催化劑，保證其具有良好的可回收性、高效耐用性可充分利用磁性樣品未來氨硼烷水解制氫的發(fā)展泡沫金屬第二，從電荷轉(zhuǎn)移角度考慮，光的誘導(dǎo)有利于氨硼烷水解反應(yīng)開發(fā)具有氨硼烷水解催化活性的半導(dǎo)體構(gòu)建敏化體系或異質(zhì)結(jié)利用太陽光降低體系能耗第三，氨硼烷的脫氫屬于放熱反應(yīng)，由于熱力學(xué)的限制，可逆儲氫難以實(shí)現(xiàn)，無法進(jìn)行再氫化。未來氨硼烷水解制氫的發(fā)展研究氨硼烷水解的同時(shí)應(yīng)該從脫氫產(chǎn)物中再生氨硼烷的廉價(jià)合成方式堿金屬替換氨硼烷分子中與N原子相連的H原子，形成金屬氨硼烷。堿土金屬金屬元素與氨硼烷相比氨硼烷衍生物儲氫原理金屬氨硼烷在放氫性能和抑制雜質(zhì)氣體生成方面，具有良好的表現(xiàn)。引入含Ｈ基團(tuán)（NH3、BH4等）MAB基礎(chǔ)上生成相應(yīng)的金屬氨硼烷衍生物也能起到特殊效果。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)，氨硼烷的衍生物主要包括金屬氨基硼烷化合物雙金屬氨基硼烷化合物氨硼烷衍生物儲氫原理金屬氨硼烷的合成方法固態(tài)機(jī)械球磨法濕化學(xué)合成法球磨可以有效減小反應(yīng)物的顆粒尺寸，縮短物質(zhì)傳遞距離，同時(shí)生成更多的反應(yīng)活性表面。是在液體中進(jìn)行反應(yīng)，物質(zhì)傳遞得到顯著改善缺點(diǎn)金屬陽離子與極性有機(jī)溶劑之間金屬-氧，強(qiáng)化學(xué)鍵的存在溶劑難以脫除，無法保證產(chǎn)物的純度LiAB?AB氨硼烷放氫溫度很低氨硼烷衍生物儲氫原理LiABAB有的衍生物在57℃左右就可以析出6.0%的H2，當(dāng)達(dá)到228℃時(shí)，總共可放出14%的H2要達(dá)到