新型储氢材料氨硼烷的生产新工艺

时间：2021-01-13 浏览量：9

氢能具有来源广泛、能量密度高、转能速度快、环境友好等显著特点，被视为二十一世纪的绿色高效能源。氢能的有效开发和利用需要解决氢的制取、储运和应用三个问题，其中，性能优越、安全性高的储氢材料的开发应用一直广受关注。

氨硼烷，分子式为NH3BH3, 熔点104℃，在常温常压下以固态存在，可溶于水或极性溶剂，空气中比较稳定，不挥发，无毒无气味，安全可靠。氨硼烷的理论氢含量为19.59wt%，可通过热解或催化水解的方式释放氢气，它是迄今科技界所发现的单位氢含量最大的贮氢化合物，被认为是最具希望的储氢材料之一。然而，氨硼烷的合成比较困难，工艺复杂，致使其价格居高不下，严重制约了氨硼烷的快速应用进展。现行的氨硼烷制备方法主要有两大类，一类是硼烷法，即以硼烷与液氨反应直接制备氨硼烷，所用硼烷多为乙硼烷，易燃且剧毒，生产条件苛刻，过程非常复杂；另一类为硼氢化钠法，选用硼氢化钠为硼源，与铵盐类物质在有机溶剂中回流反应数小时，再经过多次分离而获得氨硼烷，该法虽然相对简单，危险性降低，但由于所用硼源比较单一，分离困难，单程收率较低，致使产物氨硼烷的成本依然很高。

我们发明了一种基于固相反应为主的氨硼烷的制备新工艺，降低氨硼烷的生产成本，提高制备效率。本工艺方法主要包括以下步骤：（1）、按照一定摩尔比例称取硼砂、聚甲醛和固体碱混合，进行球磨处理；（2）、将球磨后的物料转置于气氛加热炉内，进行加热处理；（3）、将热处理后的物料置于回流反应器中，加入铵盐和有机溶剂，进行充分的回流反应；（4）、将回流反应后的物料进行离心处理；（5）、分离出的上层清液，进行旋蒸处理，得到白色固体产物即为氨硼烷。

该工艺方法特点：

（1）、经过球磨固相反应和加热处理的固体混合物料，可以不经分离，而直接进入与铵盐回流的反应程序，减少了工艺过程，降低了物料损失，因而可以节约时间，提高制备效率。

（2）、本发明采用价廉易得的硼砂作为硼源，使得产物氨硼烷的制备成本大幅降低。

（3）、选用了适宜的有机溶剂，经旋蒸处理后，可以循环利用，有利于减少物料损耗，进一步降低成本。