硼氢化钠水解产氢催化剂的研究进展概述
一.氢气的应用前景
国际能源界预测, 21 世纪人类社会将告别化石能源时代而进入氢能经济时代。牛津研究所预测, 到2010 年前, 世界每天生产的氢能源当量将达到 320×104桶石油; 2020 年前将达到 950×104桶石油。美国科学家劳温斯在新出版的《自然资本论》一书中预言, 下次工业革命将从氢能源开始, 世界科学家都在寻找一种既清洁又无污染的能源, 氢正是科学家们看好的最理想的原料。专家们认为, 氢将在 2050 年前取代石油而成为主要能源, 人类将进入完全的氢经济社会。目前世界各国汽车厂商都在加紧研制以氢为能源的燃料电池车, 这是迎接氢能时代到来的前奏曲, 不仅是现在的热点, 而且将会成为今后人类能源的永恒主题。2003 年 11 月, 包括中国、美国等 15 个国家和欧盟共同签署了氢经济国际合作伙伴计划(IPHE) 参考条款, 目标是建立一种合作机制, 有效地组织、评估和协调各成员国, 为氢能技术研究开发、示范和商业化活动提供一个能推动和制定有关国际技术标准与规范的工作平台。世界各国及企业在研究开发燃料电池汽车技术方面取得了重大进展, 预计在未来的 5～10年内氢燃料电池汽车将正式进入市场, 电动汽车将可能以 20%的速度迅猛发展, 正处于一种“山雨欲来风满楼”的形势。纵观世界能源发展战略, 早在上世纪 80 年代美国在能源战略上就做过重大调整, 美国采取不惜重金从中东每年大量进口石油, 而对阿拉斯加和美国中南部的大油田不予开发, 虽然这一政策导致不少中小石油公司的破产, 但是保证了未来美国在与外界完全隔绝的情况下仍然有至少 20 年的石油储备, 再加上一个强大的海军对中东石油海上运输线的保护, 美国的能源战略可以说是高枕无忧。而俄罗斯有广大的西伯利亚油田尚待开发, 俄罗斯能源自给也是毫无疑义。日本的石油自给目前为止不到 0.5%, 而欧盟也不到30%, 日本与欧盟的石油战略储备只有 90～120d 左右。日本强烈意识到自己对中东石油的严重依赖正在积极推进其“黑金”战略, 其战略包括向俄罗斯和伊朗提供大量援助以换取油田开采权等。当前我国经济持续高速增长, 我国人民生活不断向小康迈进且国际地位不断提高, 而国际石油市场的波动已经对我国经济社会发展产生明显影响, 率先全面启动氢经济是我国取得长期战略优势的关键。1990年, 我国石油进口为零, 从 1994 年石油进口开始持续增长, 1997 年石油进口
占到石油消费总量的 15%,2000 年占到石油消费总量的 20%, 2005 年我国原油产量 18 150×104t, 石油净进口 13617×104t, 2005 年我国石油对外依存度为42.9%, 根据这一速度推算,2020 年我国 70%以上的石油消费将依赖进口, 相比美俄, 我国目前能源战略优势明显不足, 巨大的能源需求已经成为遏制我国长期发展的战略瓶颈。另外,由于化石燃料长期广泛使用, 全球变暖、环境恶化正逐步威胁人类的生存, 我国已经核准旨在延缓全球变暖的京都议定书, 这是我国向全世界作出的郑重承诺。随着我国经济实力的增强, 国际社会要求我国减排化石燃料有害废气的压力会愈来愈重。目前, 我国城市化进程加快, 不少大、中型城市的大气污染, 正在由单纯的煤烟型污染向煤烟型与机动车排气污染混合型的方向变化, 且有继续加剧的趋势。我国汽车单车污染物排放是国际同类先进机动车的几倍, 甚至近10 倍, 对大气的污染贡献率超过 50%。因此, 集中优势力量发展清洁高效的氢能源也许是我国抢先进入氢经济, 摆脱百年来科技和战略落后, 走可持续健康发展的最佳切入点。氢能是人类最理想的未来能源, 氢能研究的舞台是广阔的, 研究开发氢能将大有作为。
二．国内外氢能研究开发现状
当今世界, 为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济可持续发展等问题, 洁净的新能源和可再生能源的开发已是迫在眉睫。氢能作为一种洁净的可再生能源, 同时具有可储可输的特点, 从长远上看, 它的发展可能带来能源结构的重大改变, 而在目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源, 国际上公认,在不远的将来, 氢燃料汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一。因此, 氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象, 据美国能源部新能源开发中心调查, 过去 5 年, 全世界工业化国家在氢能的开发投入年均递增 20.5%。
美国一直重视氢能。2002 年, 美国推出“美国氢能路线图”; 2003 年, 布什政府投资 17×108美元, 启动氢燃料开发计划, 该计划提出了氢能工业化生产技术、氢能存储技术、氢能应用等重点开发项目。2004年 2 月, 美国能源部公布了《氢能技术研究、开发与示范行动计划》。该计划具体地阐述了发展氢经济的步骤和向氢经济过渡的时间表, 该计划的出台是美国推动氢经济发展的又一重大举措, 标志着美国发展氢经济已从政策评估、制定阶段进入到了系统化实
施阶段。2004 年 5 月, 美国建立了第一座氢气站, 加利福尼亚州的一个固定制氢发电装置“家庭能量站第三代”开始试用。这个装置用天然气制造氢气维持燃料电池。第三代比第二代的重量轻了 30%, 发电量却提高了 25%, 同时氢气的制造和储存能力提高了 50%。2005 年 7 月, 世界上第一批生产氢能燃料电池汽车的公司之一戴姆勒- 克莱斯勒公司研制的“第五代新电池车”成功横跨美国, 刷新了燃料电池车在公路上行驶的纪录, 该车以氢气为动力, 全程行驶距离5245km, 最高时速 145km。
欧盟也加紧对氢能的开发利用。在 2002～2006 年欧盟第 6 个框架研究计划中, 对氢能和燃料电池研究的投资为 2 500×104～3 000×104欧元, 比上一个框架计划提高了 1 倍。北欧 5 国 2005 年成立了“北欧能源研究机构”, 通过生物制氢系统分析, 提高生物生产氢能力。2005 年 7 月, 德国宝马汽车公司推出了一款新型氢燃料汽车, 充分利用了氢不会造成空气污染和可产生强大动力的 2 大优点, 时速最高可达 226km, 行驶极限可达 400km。
日本研究氢能比较早, 目前燃料电池是日本氢能的主要发展方向。在2005 年秋季闭幕的日本爱知世博会上, 8 辆燃料电池公共汽车在会场之间穿梭,一展燃料电池使用前景。日本政府为促进氢能实用化和普及, 进一步完善了汽车燃料供给制, 全国各地建造了不少“加氢站”, 近百辆燃料电池车已经取得牌照上路, 计划到 2030 年, 发展到 1 500×104辆。2005 年,日本经济产业省的“新能源大奖”就授予一幢节能大厦, 这栋大厦用燃料电池供应能源, 使用热电互换、节能材料等各种技术。迄今, 日本燃料电池的技术开发以及氢的制造、运输、储藏技术已基本成熟。2006 年将进行更高性能的技术开发和低成本燃料电池技术的开发。
加拿大计划将燃料电池电动汽车技术发展成国家的支柱产业, 近年来, 加拿大对氢能的研究与开发投入不断增加, 2002 年为 2.76×108美元, 2003 年增至 2.90×108美元, 加拿大氢能业的营业额从 2002 年的 1.34×108美元增至 2003 年的 1.88×108美元; 2003年, 加拿大在氢能领域拥有的专利达 581 项, 比 2002年增加 34%; 加拿大氢能公司示范推广的氢能项目从2002 年的79 项增至 2003 年的 262 项; 2004 年的报告显示, 在过去 5 年里, 加拿大的氢能公司数目增加了一倍。加拿大在氢能源技术利用方面, 提出了如下多项开
发计划。如“氢能村计划”, 由政府和私营企业在多伦多地区建立氢能村, 部署和示范不同的氢设施技术; “温哥华燃料电池车计划”, 加拿大联合福特汽车公司在不列颠哥伦比亚低地地区测试燃料电池汽车的性能。此外, 正在酝酿中的计划有“氢能走廊”, 即在温莎与蒙特利尔之间的 900km 高速路设置加氢站; “氢能机场”, 即以氢能技术装备机场, 使蒙特利尔机场内部各式交通车辆氢能化。2004 年, 加拿大总理宣布, 联邦政府将为“氢公路项目”提供资助。氢公路项目的实施将是加拿大能源史上的氢能革命。该项目的具体内容是在 2010 年前, 在温哥华到 2010 年冬奥会主办城市威斯勒的 120km 公路上建立 5 个燃料电池车的加氢站, 并生产出必要数量的燃料电池车, 由氢燃料电池车承担 2010 年冬奥会期间机场与主办城市之间的人员运输任务。加拿大的长期目标是抢占世界氢能领域的制高点。
发展中国家也非常重视开发氢能源。以色列取得了令人瞩目的成果。该国的科研人员开发的一种新技术, 使氢能的利用更容易, 且容易储存和运输, 能根据需要生产氢。印度研制成功一种通过金属氢化物驱动的清洁摩托车, 虽然现在使用成本较高, 但是由于氢燃料的成本很低, 并且金属氢化物储能罐的寿命很长, 因此从长远来看它还是一种非常经济的交通工具。此外, 以氢能为燃料的烹饪炉、发电机组和氢照明灯等的研究也取得显著进展。
对我国来说, 能源建设战略是国民经济发展之重点战略, 我国化石能源探明可采储量中煤炭为1145×108t、石油为 38×108t、天然气为 1.37×1012m3 , 分别占世界储量的 11.6%、2.6%、0.9%。我国人口多, 人均资源不足, 人均煤炭探明可采储量仅为世界平均值的 1/2, 石油仅为 1/10 左右, 人均能源占有量明显落后; 同时, 我国近年来交通运输的能耗所占比重愈来愈大, 与此同时, 汽车尾气污染已经成为大气污染特别是城市大气污染的最重要因素, 寻找新的洁净能源对我国的可持续发展有着特别重要的意义。“九五”和“十五”期间, 科技部都把燃料电池汽车及相关技术研究开发列入国家科技计划。2000 年, 中国国家科技部批复了“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”, 973 项目正式立项。该项目既面向未来, 又立足现实。2002 年 1 月, 中国科学院启动科技创新战略行动计划重大项目—大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术, 由中科院大连化学物理研究所主持的这个重大科研项目, 主要以科技部国
家高技术发展计划(863)“电动汽车重大专项”为背景, 研究和开发具有自主知识产权的 75kW 和 150kW 燃料电池发动机及氢源成套技术, 这项世界前沿的技术将有助于使中国人早日进入氢能时代。2004 年 5 月, 科技部与世界上第一批生产氢能燃料电池汽车的公司之一戴姆勒- 克莱斯勒公司在北京签署了中国燃料电池公共汽车商业化示范项目车辆采购合同, 中国已成为发展中国家第一个燃料电池公共汽车示范运行的国家, 我国政府致力于氢能利用的决心于此可见一斑。目前我国已成功研制出燃料电池轿车和客车, 累计实验运行2000 多公里, 这标志着中国具备开发氢动力燃料电池发动机的能力, 有关专家预计, 到 2008 年奥运会和2010 年世博会召开时, 燃料电池轿车将会小批量、示范性地行驶在街头。
三．氢能技术发展趋势
目前, 氢能利用的技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家中启动, 并取得不同程度的成果。今后, 氢能的开发利用技术主要从三方面开展, 氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的研究。氢的规模制备是氢能应用的基础, 氢的规模储运是氢能应用的关键, 氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式, 三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。而其中储氢研究的重大突破是整个研目前工业规模制氢的主要方法有以下几种。
(1) 从含烃的化石燃料中制氢。这是过去以及现在采用最多的方法。它是以煤、石油或天然气等化石燃料作原料来制取氢气。用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程为: C+H2O→CO+H2; 用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为: CH4+H2O→CO+3H2。上述反应均为吸热反应, 反应过程中所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得, 也可利用外部热源。自从天然气大规模开采后, 现在氢的制取有 96%都是以天然气为原料。天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料, 其储量有限, 且制氢过程会对环境造成污染。用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏。
(2) 电解水制氢。这种方法是基于如下的氢氧可逆反应: 2H2O→2H2+O2。分解水所需要的能量是由外加电能提供的。为了提高制氢效率, 电解通常在高压下进行, 采用的压力多为 3.0～5.0MPa。目前电解效率约为 50%～70%。由于电解水的效率不高且需消耗大量的电能, 因此利用常规能源生产的电能来大规模的电解水
制氢显然是不合算的;
(3) 热化学制氢。这种方法是通过外加高温热使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热化学制氢方法, 但总效率都不高, 仅为 20%～50%,而且还有许多工艺问题需要解决。依靠这种方法来大规模制氢还有待进一步研究。氢能开发利用首要解决的是廉价的氢源问题。在以上这些方法中, 90%以上都是通过天然的碳氢化合物—天然气、煤、石油产品中提取出来的, 从煤、石油和天然气等化石燃料中制取氢气, 国内虽已有规模化生产, 但从长远观点看, 这已不符合可持续发展的需要, 从非化石燃料中制取氢气才是正确的途径。采用生物制氢技术, 减少环境污染, 节约不可再生能源, 可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一, 下面将该技术的发展状况阐述如下。
(1) 生物制氢技术的发展。早在 19 世纪, 人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。20世纪 70 年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源, 生物制氢第一次被认为具有实用的可能, 自此, 人们才从获取氢能的角度进行各种生物氢来源和产氢技术的研究。当今世界所面临的能源与环境的双重压力, 使生物制氢研究再度兴起。各种现代生物技术在生物产氢领域的应用, 大大推进了生物制氢技术的发展。在生物制氢研究领域, 人们以碳水化合物为供氢体, 利用纯的光合细菌或厌氧细菌制备氢气, 并先后用一些微生物载体或包埋剂, 细菌固定化的一系列反应器系统进行了研究。直到 20 世纪90 年后期, 人们直接以厌氧活性污泥作为天然产气微生物, 以碳水化合物为供氢体, 通过厌氧发酵成功制备出生物氢气, 因而使生物制取成本大大降低, 并使生物制氢技术在走向实用化方面有了实质性的进展。哈尔滨工业大学任南琪等以厌氧活性污泥为菌种来源, 以废糖蜜为原料, 采用两相厌氧反应器制备出氢气, 开创了利用非固定化菌种进行生物制氢的新途径, 由于此技术采用的是混合菌种, 在运行中方便操作和管理, 大大提高了生物制氢技术工业化的可行性, 也成为国际上近来生物制氢技术研究的热点。樊耀亭等以牛粪堆肥作为天然混合产氢菌来源, 以蔗糖和淀粉为底物, 通过厌氧发酵制备了生物氢气;
(2) 生物制氢的微生物种类及方式。迄今为止,已研究报道的产氢生物类群包括了光合生物( 厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻)、非光合生物( 严格厌氧细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌) 和古细菌类群。①蓝细菌和绿藻。该类生物可利用体
内巧妙的光合机构转化太阳能为氢能, 故其产氢研究远较非光合生物深人。二者均可光裂解水产生氢气, 但放氢机制却不相同。Gaffron 就报道了珊藻(Scenedesmus) 可光裂解水产氢。1974 年, Benemann 观察到柱抱鱼腥藻(Anabaena-cylndrica, 异形胞种类) 可光解水产生 H2和 O2, 氢释放量在气相中最高。光裂解水产氢是理想制氢途径,但蓝细菌和绿藻作为产氢来源似乎并不合适, 因为在光合放氢同时, 伴随氧的释放, 除产氢效率较低外, 如何解决放氢酶遇氧失活是该技术应解决的关键问题。采用连续不断地提供氩气以维持较低氧分压和光照黑暗交替循环方法用于实验研究尚可, 但较难实用化。美国M * 等通过“剥夺”莱因绿藻(Chlmydomoneinhdtit) 培养物中的硫以使这种藻类的放氧过程与碳消耗和产氢过程分离开来, 这样细胞在光下就可以进行光呼吸好氧造成厌氧环境以使氢酶产氢顺利进行, 但改造后的这种绿藻产氢量只达到理论值的 15%; ②厌氧光合细菌。与蓝细菌和绿藻相比,其厌氧光合放氢过程不产氧, 故工艺简单。再者, 产氢纯度和产氢效率高。自从 Gest 首次证明光合细菌可利用有机物光合放氢以来, 大量的生理生化研究主要用于揭示这种光合放氢机制。日本、美国、欧洲等国家对之进行了大量研究, 但鉴于光合放氢过程的复杂性和精密性, 研究内容仍主要集中在高活性产氢菌株的筛选或选育、优化和控制环境条件以提高产氢量, 研究水平和规模还基本处于实验室水平; ③非光合生物。该类微生物可降解大分子有机物产氢的特性, 使其在生物转化可再生能源物质( 纤维素及其降解产物和淀粉等)。生产氢能研究中显示出优于光合生物。该类微生物作为氢来源的研究始于 20 世纪 60 年代,Kumar 等以椰子壳纤维固定阴沟肠杆菌(Enterobacteraerogens)II- BT08 以葡萄糖为底物在连续稳定运行下获得最大产氢速率 62mmol/L.h。任南琪等对碳水化合物废水研究表明, 在良好运行条件下, 生物制氢反应器最高持续产氢能力达到5.7m3H2/m3·d , 但如何解决低 pH 下细胞产氢与生长的矛盾是该技术应着重解决的问题之一;
(3) 生物制氢的存在的问题。从目前国外研究结果来看, 生物制氢技术不是十分成熟, 生物制氢技术的整体研究水平仍处于基础和奠基阶段, 主要体现在天然厌氧微生物的菌种来源大多局限于活性污泥; 生物制氢的供氢体仍局限于简单的碳水化合物; 大多数研究都集中在细胞和酶固定化技术上, 如探讨产氢
菌种的筛选及包埋剂的选择等。研究发现, 细胞固定化技术尚有诸如以下许多问题未得到解决。①包埋技术还很复杂, 尚无优良的包埋剂。例如, 琼脂凝胶强度很差而不可能用于工业化生产; 聚丙烯酸胺凝胶强度虽然适宜, 但因其存在一定的毒性而影响了产氢能力的提高; ②固定化细胞活性衰减快, 需要定期更换,因而要求有与之相适应的菌种生产及菌体固定化材料的加工工艺, 随之而来的是昂贵的运行费用; ③细胞固定化形成的颗粒内部传质阻力较大, 一方面使产物在颗粒内积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用, 降低了生物产氢能力; 另一方面, 氢气释放亦受到阻碍; ④细胞固定剂或其它固定物质的使用势必会占据大量有效空间, 减少反应器内的生物持有量, 从而限制了比产氢率和总产氢量的提高; ⑤要实现生物制氢的工业化生产, 中试研究和制氢基地的建立是必不可少的阶段, 而国外现有试验均为实验室内进行的小型试验, 试验数据亦为短期的试验结果, 即便是瞬时产氢率较高, 长期连续运行能否获得较高产氢量尚待探讨。因此, 就国内外目前的研究水平, 距生物制氢的工业化生产还有很大的差距;
(4) 生物制氢发展趋势和氢经济。降低成本生产出廉价的氢源是制氢工业化的关键所在。生物制氢技术由于具有常温、常压、能耗低、环保等优势所以成为目前国内外研究的热点, 有机废水废弃物生产氢能,既有利于环境整治, 又可回收能源, 是一项集环境效益、社会效益和经济效益于一体的新型环保产业。非光合生物可降解大分子物质产氢, 光合细菌可利用多种低分子有机物光合( 有机酸) 产氢, 蓝细菌和绿藻可光裂解水产氢, 依据生态学规律将之有机结合, 当前协同产氢技术越来越引起人们的研究兴趣。共培养协同产氢技术可显著提高产氢效率, 但在如何维持混合微生态体系的稳定高产问题上, 必须在传统工艺技术基础上渗人现代生物学技术。混合培养技术和新生物技术的应用, 使生物制氢绿色能源生产技术更具有开发潜力和巨大优越性。与传统制氢工业相比, 生物制氢技术的优越性体现在所使用的原料极为广泛且成本低廉, 包括一切植物、微生物材料、工业有机物和水; 在生物酶的作用下, 反应条件为温和的常温常压, 操作费用低廉; 产氢所转化的能量来自生物质能和太阳能, 完全脱离了常规的化石燃料; 反应产物为二氧化碳、氢气和氧气, 二氧化碳经过处理仍是有用的化工产品, 可实现零排放的绿色无污染环保工程。因此, 发展生物制氢技术符合国家对环保
和能源发展的中、长期政策, 前景广阔。储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。我国 70 年代后期, 南开大学、北京有色金属研究总院、浙江大学和中国科学院上海冶金研究所等就开始了储氢材料的基础研究。其中, 化学法制备合金储氢材料在国际上处于领先水平。近年来, 我国在金属氢化物储氢技术领域又取得了新的进展。浙江大学新材料研究所承担的“九五”国家“863”高技术项目“燃料电池氢源合金及氢燃料箱研究”, 已研制出 3 类新的储氢合金 , 其储氢能力分别为 1.6wt% 、1.8wt% 和 2.1wt%。此外, 还设计并试制成功容量为 700L 和 4.0Nm3的便携式氢源样机, 可适用于 1kW 及 5kWPEMFC 电池。浙江大学还进行了金属氢化物储氢技术的工程应用研究和装置开发, 主要有 340Nm3氢化物氢集装箱 , MHPC- 24 型氢净化压缩装置及3600kcal/h 金属氢化物式空调机。北京有色金属研究总院承担了国家“九五”科技攻关项目“储氢合金及储氢应用技术的研究”, 开展氢能和燃料电池用氢源合金及金属氢化物储氢器的应用研究。其中, 小型储氢器已供国内数家单位在太阳能及燃料电池领域的研究与开发中使用。根据技术发展趋势, 今后储氢研究的重点是在新型高性能规模储氢材料上, 储氢材料为能够可逆地吸放大量氢气的材料。它通常由一种吸氢元素或与氢有很强亲和力元素和另一种吸氢量小或根本不吸氢的元素共同组成。国内的储氢合金材料已有小批量生产, 但较低的储氢质量比和高价格仍阻碍其大规模应用。镁系合金虽有很高的储氢密度, 但放氢温度高, 吸放氢速度慢, 因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题, 可能是解决氢能规模储运的重要途径。近年来,纳米碳在储氢方面已表现出优异的性能, 清华大学碳纳米材料研究小组发现一种经处理后表现出显著储氢性能的碳纳米管, 它有望成为新的清洁能源—氢能电池的制造材料。研究小组的科技人员对定向碳纳米管的电化学储氢特性进行了系统研究, 发现这种碳纳米管具有许多全新的力学、电学、热学和光学性能, 尤其是将它混以铜粉后表现出的显著的储氢性能。课题小组将碳纳米管制成电极, 进行恒流充放电电化学实验, 结果表明, 混铜粉定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电极的 10 倍, 是非定向多壁碳纳米管电极的 13 倍, 比电容量高达 1625mAh/g, 对应储氢量为 5.7wt%(质量分数), 具有优异的电化学储氢性能。根据美国能源部(DOE)对车用储氢技术制订的标准, 该研究小组目前发表的实验结果, 已经接近其对储氢材料的重量和储氢密度的
要求。氢能的应用主要是通过氢燃料电池来实现的。氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应, 把氢和氧分别供给阴极和阳极, 氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后, 放出电子通过外部的负载到达阳极。氢燃料电池与普通电池的区别主要在于干电池、蓄电池是一种储能装置, 是把电能贮存起来, 需要时再释放出来; 而氢燃料电池严格地说是一种发电装置, 像发电厂一样, 是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外, 氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成, 这是氢燃料电池的一项关键技术, 它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面, 还要对电池的化学反应起催化作用。20 世纪 60 年代, 氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入 70 年代以后, 随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术, 很快, 氢燃料电池就被运用于发电和汽车。氢的使用较常规能源方便灵活而高效。大型电站, 无论是水电、火电或核电, 都是把发出的电送往电网, 由电网输送给用户。但由于各用电户的负荷不同,电网有时呈现为高峰, 有时则呈现为低峰, 这就会导致停电或电压不稳。另外, 传统的火力发电站的燃烧能量大约有 70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上, 燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。而使用氢燃料电池发电, 是将燃料的化学能直接转换为电能, 不需要进行燃烧, 能量转换率可达 60%～80%, 而且污染少、噪音小, 装置可大可小,非常灵活。从本质上氢燃料电池的工作方式不同于内燃机, 氢燃料电池通过化学反应产生电能来推动汽车, 而内燃机车则是通过燃烧产生热能来推动汽车。由于燃料电池汽车工作过程不涉及燃烧, 因此无机械损耗及腐蚀, 氢燃料电池所产生的电能可以直接被用在推动汽车的四轮上, 从而省略了机械传动装置。研究表明, 氢燃料电池的产能效率是内燃机的四倍以上, 汽油能量从油箱转换到车轮的过程由于燃烧、散热、机械磨损等原因最后传输到车轮的推进能量不到1/5, 而氢燃料电池汽车用能效率却能达到 3/5 以上,换句话说如果用同现在汽车的储油箱储藏与汽油等值能量的氢, 可以行驶目前汽车 3 倍以上的距离而不用加氢。通过计算机控制还可以对 4 轮实现智能化,原先不可想象的横向泊车, 原地 90℃到 180℃转向,通过对四轮施加不同速度来防滑等特殊性能均依靠机械传动装置的省略而变得轻而易举。现在, 各发达国家的有识之士都已强烈意识到氢燃料电池将结束内燃机时代这一必然趋势, 已经开发研
制成功氢燃料电池汽车的汽车厂商包括通用、福特、丰田、奔驰、宝马、克莱斯勒等国际大公司。
四.NaBH4水解产氢催化剂的研究进展
实验表明：反应温度、反应时间、反应物浓度与催化剂用量比的交互作用、催化剂用量比对氢产率均有一定影响，下面先简单介绍一下常见于期刊、论文的催化剂类型。
①过渡金属盐溶液催化剂
Sehlesinge 、Brown等发现，CoCl
2、NiCl
2
、FeCl
2
等过渡金属盐溶液对于NaBH
4
溶液的水解反应有较好的催化效果，尤其以Ru 和Rh 的氯化物对于NaBH
4
水解反
应的催化活性最好，但存在反应过于剧烈的问题。PtCl
2的活性较RuCl
2
和助Rh Cl
2
稍差，但比起使用CoCl
2
时的水解反应速率仍然快了很多。Kaufman在研究过渡
金属及其盐对于NaBH4 水解反应的催化活性时发现，过渡金属盐溶液对于NaBH
4的水解反应的催化作用并不仅是由于盐溶液被还原时溶液中有H+产生所致，金属离子与BH4-反应生成的沉淀也具有非常好的催化效果；同时他认为，金属催化剂
作用下NaBH
4
的水解反应是一个零级反应，即反应速率只取决于催化剂本身的性质，而与NaBH4 浓度无关。因此，若用这些金属作为NaBH4 水解催化剂，催化反应将非常容易控制。
另外，．北京理工大学等的研究人员研究了醋酸镍作为碱性硼氢化钠水解制氢促进剂的活性，研究表明：醋酸镍的促进活性良好，并且随着促进剂量的增加而提高，促进剂活性最好所需的最小量为4．4x10～mol。
②铂族金属催化剂
ⅰ. Ru 催化剂
美国Miliennium Cell 公司的Amendola 等人研究了一种负载在离子交换树脂上
的Ru催化剂。他们将RuCl
3·3H2O 溶液经酸化处理转化成H
3
RuCl
6
，并将H
3
RuC1
6
溶
液附着在经干燥处理的IRA-400 离子交换树脂(该树脂粒径为0.42mm，表面积约为30m2/g)表面，使其在室温下干燥固化。然后将固化后的树脂用NaBH
4
和NaOH 的混合液进行处理使Ru3+被还原成Ru，树脂上Ru 的负载量为5wt%左右。还原处理好的树脂即可用作NaBH4 溶液水解反应的催化剂。研究表明，这是一种高活性的催化剂。
美国的Millennluln Cell 公司己率先对采用Ru作为催化剂的此种NaBH
4
水解供
氢技术进行了研究，并取得了多项发明专利。该公司研究开发的几种利用NaBH
4溶液催化水解反应的车载氢源系统已经提供给克莱斯勒、雪铁龙等汽车公司所研制的燃料电池汽车上试用，并取得了良好的效果，从而进一步推动了NaBH4 溶液作为燃料电池汽车氢源系统在实际应用方面的进展。
据北京科技大学研究泡沫镍载Ru催化剂的制备，结果表明，采用化学镀法制备的泡沫镍载Ru催化剂具有较高的活性和稳定性能。温度对制氢速率的影响很大，所以在反应器设计中需要考虑体系的热量平衡问题。当NaBH4浓度为5％(wt％)，NaOH浓度为3％(wt％)，载Ru量为6％(wt％)时，在25"C常压下，反应速率可以达到1．906ml／s／g-catalyst．
ⅱ. Pt 催化剂
日本丰田汽车公司的Kojima 等采用超临界CO
2
合成的方法制备研究了一种负载
在金属氧化物上Pt 催化剂，在所研究的Pt-TIO
2、Pt-CoO及Pt-LiCoO
2
等十种催
化剂中，Pt-LiCoO
2
对于NaBH4 溶液水解反应的催化效果最好。他们认为，Pt 的
晶粒尺寸减小增大了催化剂的表面积，是其催化活性进一步得到增强的主要原
因。此外，他们还发现NaBH4 在Pt-LiCoO
2
上的水解反应是零级反应，反应的机
理可以用图2.3 所示的示意图来表示。当NaBH4 溶于水中时，BH
4
-和水形成二水
合物[BH
4· (H
2
O)
2
]-，NaBH4 的H-与来自H
2
O 的H+在催化剂的表面上反应生成H
2
。
③ Ni-B 和Co-B 催化剂
ⅰ.Ni-B 催化剂
Dong等人研究了一种NixB 二元催化剂对于NaBH4 溶液水解反应的催化性能。他们将NiCl2 溶液与碳黑的混合物充分搅拌后，使之与NaBH4 溶液反应制备了一种非晶态的NixB 催化剂。研究发现，这种催化剂对NaBH4 溶液的水解反应具有很好的催化活性。与空气中干燥的催化剂相比，使用经真空、150℃热处理的催化剂可使NaBH4 溶液水解反应的产氢速率得到显著提高，达到70ml/min,这种催化剂具有良好的催化活性。而且这种催化剂因不使用贵重金属(Ru、Pt)，而具有价格便宜的优点，但其催化水解的产氢速率较低，有待进一步研究改进。
ⅱ.Ni-Co 催化剂
Kim 等研究了一种由特制的丝状Ni 粉与Co 粉的混合物组成的金属催化剂，他们采用SBR 橡胶(styrene-butadiene-rubber:充油丁苯橡胶)作为黏合剂将该催化剂负载在泡沫镍载体上。研究表明，由于粒度细小的丝状Ni 粉和Co 粉本身具有很大的反应比表面积，而泡沫镍载体上的许多孔洞又有利于催化剂的分散，该催化剂用于NaBH4 溶液水解反应时也表现出良好的催化活性。在这种催化剂的作用下，NaBH4 溶液在室温下时水解反应的产氢速率很高，按使用每克催化剂计算得到的水解产氢速率可以达到96.3 ml/min。催化水解产生的氢气纯度非常高达99.99%。他们还发现，该催化剂首次用于NaBH4 溶液水解反应时，催化剂的活化过程需要较长的时间，且活化后的水解反应速率也很低。但是该催化剂再次用于NaBH4 溶液水解反应时，水解反应立刻被引发，反应过程中没有出现催化剂的活化过程，而且水解反应的速率较第一次使用时均有较大幅度的提高。另经研究发现，NaBH4 溶液的水解产氢速率随着催化剂中SBR 橡胶黏合剂重量的增加而降低。研究同时认为该催化体系中最佳的SBR 橡胶黏合剂的含量为20wt%。这种催化剂具有制备方法较为简单、催化剂成本较低等优点。但也存在催化剂的初次活化时间较长以及催化性能较差等不足之处，有待进一步的改进。
4 反应温度对催化水解反应的影响
反应温度是影响NaBH4 溶液催化水解反应速率的另一个重要因素，温度对反应速率的影响通常比浓度的影响更为显著。可以根据阿伦尼乌斯方程处理反应温度对反应速度影响这一问题。
Amendola等采用负载在离子交换树脂上的Ru 催化剂对NaBH4 溶液催化水解时，研究了反应温度(0-40℃)对NaBH4 溶液催化水解反应过程的产氢速率的影响。由于反应速率 (lnk)与反应温度(1/T)线性相关，由阿累尼乌斯方程可计算出使用Ru 催化剂时NaBH4 溶液水解反应的表观活化能为56kJ/mol。研究还发现，当使用的溶液中含有较高的NaBH4 和NaOH 浓度时Ea可以降低到47kJ/mol。
Dong等人采用NixB(x=4-5)催化剂对NaBH4 溶液进行催化水解时，研究了反应温度(20-60℃)对反应速率的影响。结果显示，当反应温度升高时，水解反应的速率也随之升高。而且在各个不同的反应温度下，水解反应产生氢气的体积与反应时间均呈线性关系，这也说明水解反应的产氢速率并未受到因反应消耗而导致NaBH4 浓度逐渐有所降低的影响，进一步证实了该催化剂作用下NaBH4 溶液的水
解反应是一个零级反应。研究发现，反应速率(lnk)与反应温度(l/T)线性相关，由阿累尼乌斯方程可计算出使用Ni 催化剂时NaBH4 溶液水解反应的表观活化能为38kJ/mol。研究还表明，对于NaBH4 溶液的催化水解反应，反应温度除了影响反应的产氢速率之外，还对反应过程中NaBH4 的转化率产生影响。
沈阳化工学院的刘佳禾等研究发现，在反应温度、反应时间、反应物质量分数与催化剂用量比的交互作用、催化剂用量比等对氢产率的影响中，反应温度对氢产率的影响最大。
5 溶液中的NaBH4 的初始浓度对催化水解反应的影响
Amendola等采用负载在离子交换树脂上的Ru 催化剂对NaBH4 溶液催化水解时，研究了水解反应的产氢速率与溶液中NaBH4 浓度的关系，溶液浓度逐渐增加时，水解反应的产氢速率先是随着NaBH4 浓度的增加而升高，并在NaBH4 的浓度增加至某一浓度值时出现最大值，然后又随着NaBH4 浓度的进一步而减小。
对于具有不同初始NaOH 浓度的溶液体系，水解反应的产氢速率出现最大值时
的NaBH4 的浓度略有不同，在所研究的NaBH4 浓度范围(1-25wt%)内，产氢速率出现最大值的NaBH4 浓度在7.5-12.5wt%之间。
Kim等在研究由丝状Ni 粉的混合物作为催化剂用于NaBH4 溶液的水解反应时，也研究了水解反应的产氢速率与溶液中NaBH4 浓度的关系，其研究结果表明，在固定溶液中初始的KOH浓度的条件下，水解反应的产氢速率随着NaBH4 的浓度增加而升高，并在NaBH4 浓度增加至12wt%时达到最大值。但是随着溶液中NaBH4 浓度的进一步升高，水解反应的产氢速率反而会逐渐减小。
6 溶液中的NaOH浓度对催化水解反应的影响
水溶液的水解反应中，溶液中的OH-对反应研究表明，在催化剂作用下的NaBH
4
的影响是多方面的。
的水溶液也会发生缓慢的自①前人的研究表明，在没有催化剂的条件下，NaBH
4
的半衰期长达430 发水解反应。室温下，当NaBH4 溶液的pH 值为14 时，NaBH
4
天，对于实际应用已经足够了。因此，将NaBH4 溶液保存在强碱性溶液中可以减少发生水解的NaBH4 的量。这说明，较高的溶液pH 值可以抑制NaBH
溶液的自发
4
水解反应的进行。
②在使用某些催化剂时，一定浓度范围内的NaOH不但不会抑制NaBH4 水溶液的水
解，反而会加速水解反应的进行。Dong等人采用Ni
B(x=4-5)催化剂对NaBH4 水
x
溶液进行催化水解时，研究了水解反应的产氢速率与溶液中NaoH 浓度(0-20wt%)的关系。结果表明，在固定溶液中NaBH4 初始浓度的条件下，水解反应的产氢速率随着NaOH 浓度的增加而有所增加（不同碱浓度时得到的三条反应曲线在形状上存在一定的区别）。尽管OH-浓度的增加会抑制水的离解而使水解反应速率有所下降，但是OH-参与催化剂表面反应对提高水解反应速率的影响要比H+浓度降低的影响更为显著。
溶液的催化水解反应过程中，尽管在某些催化剂的作用③研究还表明，在NaBH
4
下，在一定浓度范围内增大NaBH4溶液中NaOH的浓度增大水解反应速率，但因为
以下的几个原因，溶液中NaOH 浓度太高并不利于水解反应的进行。首先，NaBH
4在水中的溶解度会随着碱浓度的增大而减小，这将导致溶液中反应物浓度的下降
的溶解度也会随而降低反应的速率。其次，NaBH4 溶液水解反应的副产物NaBO
2
沉淀析出后附着在催化剂表面，影响催化反着碱浓度的增大而减小，导致NaBO
2
应的进行。另外，溶液中碱含量过高还会导致溶液体系的储氢密度减小。因此，使用不同的催化剂时，溶液中合适的NaOH 浓度需通过实验确
定。
7. NaBH4 溶液体系制氢方法的应用及应用前景
①硼氢化钠制氢在燃科电池汽车上已实现了初步应用。
ⅰ.目前，千年电池公司开发的HydrogenODDemand TM硼氯化钠制氢系统已成功应用于福特公司的越野车和维多利亚皇冠轿车;也成功用于戴姆勒克莱斯勒公司推出的燃料电池“钠”概念车和法嘲标致-雪铁龙(Peugc'ot-Ciuocn)公司的燃料电池汽车。同时也用作加拿大Ballard公司Nexa I 2kw燃科电池的备用电源”。ⅱ.在日本，由多家大学及科研机构组成的研究组，也正致力于开发以硼氢化钠为储氢材料的新型的氢气储存供给系统。
ⅲ.在国内，基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢的也有很多的成果，例如华南理丁大学肖慧，李勇，欧元贤等在《基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计》中，北京有色金属研究总院的郭荣贵，杨民力等在《硼氢化钠一质子交换膜燃料电池的研究发展趋势》中，中山大学和光电材料与技术国家重点实验室的张宏伟、沈培康在《硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用》中……都对硼氢化钠制
氢的工艺及应用等方面做了很多有益的研究探索和尝试。
②作为一种新型制氢技术，利用硼氢化钠制氢有着突出的优点，也有尚待解决的问题,例如：ⅰ.NaBH4 的成本较高。目前工业上常用的NaBH4 生产工艺均需消耗大量贵重的金属钠，因而成本很高，目前NaBH4 的市场价格约为$80/kg。昂贵的原材料价格成为限制NaBH4 制氢法广泛应用的最大障碍。
ⅱ.副产物NaBO2 的回收和利用问题。由于上述成本方面的考虑，也为了资源的重复利用，必须开发将回收的NaBO2 再合成NaBH4 的工艺。
③氢能是适合全球未来可持续发展需要的主要能源，有学者预言，氢经济将在本世纪到来。事实上，由于世界各国和各大公司对燃料电池特别是燃料电池汽车的研发予以巨大的投入，氢能作为一种可再生能源正在接近商业化，其生产、运输、贮存和应用等方面的研究已经形成了多种特征各不相同的技术。但要真正达到实用化，尚有大量的难题需要攻克，特别是硼氢化钠的低成本制造技术有待突破。人们期待着有那么一天，可以在汽车加油站里，用泵给汽车加注硼氢化钠燃料，同时回收偏硼酸钠产物，返送到合成车间进行再循环使用。
棉杆活性炭负载Co-B催化剂催化硼氢化钠水解制氢的性能曲健林;韩敏;张秀丽;徐秀峰;郭庆杰 【摘要】Cotton stalk-based activated carbons were prepared by phosphoric acid activation of cotton stalks (CS) in a fluidized bed. The Co-B catalysts supported on cotton stalk-based activated carbon were generated by the impregnation-chemical reduction method. Meanwhile, the prepared activated carbons and catalysts were characterized by nitrogen physisorption, FTIR, XRD and SEM. The effects of activation reaction parameters, reaction temperature and recycle times on hydrogen generating performance of the activated carbons supported Co-B catalysts were investigated. The optimal activation temperature, activation time and amount of activator ( H3PO4 CSm /m ) for activation of cotton stalk were 500℃, 1 h and 0.75, respectively. Under these conditions, the as-prepared Co-B/C catalyst with 14.5%(mass) Co exhibited the best hydrogen generating performance with an average rate of hydrogen generation up to 12.06 L·min−1·(g Co)−1 at 25℃. Activation energy of hydrogen generation reaction on such catalyst was estimated to be 44.61 kJ·mol−1. After five cycles, the catalyst retained 54%initial activity, exhibiting high activity and stability.%采用棉杆生物质废弃物为原料、H3PO4为活化剂，在流化床中化学活化制备棉杆活性炭，并将其作为载体负载Co-B组分，制备了棉杆活性炭基Co-B催化剂（Co-B/C）。以该催化剂应用于硼氢化钠水解制氢，系统考察了活性炭活化条件（活化温度、活化时间、活化剂用量 H3PO4 CSm /m ）、水解反应温度及催化剂循环使用次数对催化产氢性能的影响。同时，使用
硼氢化钠 Reference) NIST化学物质信息Sodium tetrahydroborate(16940-66-2) EPA化学物质信息Borate(1-), tetrahydro-, sodium(16940-66-2) 硼氢化钠用途与合成方法 概述硼氢化钠是一种无机化合物，为白色至灰白色细结晶粉末或块状，在室温下与甲醇迅速反应生成氢气。吸湿性强，容易吸水潮解，沸点500℃(真空);熔点400℃;可溶于水和低级醇、液氨，不溶于乙醚、苯、烃类;相对密度(水=1):1.07,在无机合成和有机合成中硼氢化钠常用做还原剂。硼氢化钠具有较强的选择还原性，能够将羰基选择还原成羟基，但是与碳碳双键、叁键都不发生反应。少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。 发现历程硼氢化钠是由H. C. Brown 和他的老板Schlesinger 于1942年在芝加哥大学发现的。当时的目的是为了研究硼烷和一氧化碳络合物的性质，但却发现了硼烷对有机羰基化合物的还原能力。由于当时硼烷属于稀有物质，因此并没有引起有机化学家的重视。硼烷化学的发展得益于第二次世界大战，当时美国国防部需要寻找一种分子量尽量小的挥发性铀化合物用于裂变材料铀235的富集。硼氢化铀U(BH4)4符合这个要求。该化合物的合成需要用到氢化锂，然而氢化锂的供应很少，于是便宜的氢化钠便被用来作原料，而硼氢化钠就在这个过程中被发现。后来，因为六氟化铀的处理工艺问题得到解决，国防部便放弃了通过硼氢化铀来富集铀235的计划，而Brown 的研究课题就变成了如何方便地制备硼氢化钠。Army Signal Corps公司对这个新化合物的野外就地制备大量氢气的用途产生了兴趣。在他们的资助下，开展了相关的工业化研究，产生了后来工业生产硼氢化钠的工艺：4NaH + B(OCH3)3 →NaBH4 + 3NaOCH3 产物是两种固体。用醚类溶剂重结晶得到纯品硼氢化钠。 用途硼氢化钠的氢在这里显-1价故有很强还原性可以还原有一定氧化性的无机物，它主要用于有机合成中的-COOH还原成-CH20H，起到有机合成的很大作用所以被成为“万能还原剂”。是一种良好的还原剂，它的特点是性能稳定，还原时有选择性。可用作醛类，酮类和酰氯类的还原剂，塑料的发泡剂，制造双氢链霉素的氢化剂，制造硼氢化钾的中间体，合成硼烷的原料，以及用于造纸工业和含汞污水的处理剂。 硼氢化钠给有机化学家们提供了一种非常便利温和的还原醛酮类物质的手段。在此之前，通常要用金属/醇的办法来还原羰基化合物，而硼氢化钠可以在非常温和的条件下实现醛酮羰基的还原，生成一级醇、二级醇。还原步骤是先把底物溶于溶剂，一般是甲醇或者乙醇，然后用冰浴冷却，将硼氢化钠粉末加入混合物搅拌至反应完全即可。反
硼氢化钠储氢材料的制备与性能研究 艾思奇;齐春雷;张思远 【摘要】利用周期换向脉冲电流电解NaBO2制备配位储氢化合物NaBH4,利用碘量滴定法对电解产物进行定性定量测试,实现了在高碱性浓度范围内通过活性物质添加由偏硼酸钠电化学还原制备硼氢化钠的可能性,以电子作为还原剂代替传统合成方法中的金属钠,该合成工艺绿色环保且成本低廉;对电解获得的硼氢化钠进行水解放氢性能研究,金属配位储氢化合物水解放氢具有安全、装置简单和能量密度高等优点;实验中研究了硼氢化钠水解催化放氢系统,探讨不同体系催化剂、稳定剂等因素对系统放氢性能的影响.通过对制得的异相催化剂成分进行表征,并测得不同条件下催化水解反应速率数据,系统的研究了通过化学掺杂制备的Ni-B和Co-B催化剂的催化性能. 【期刊名称】《吉林化工学院学报》 【年(卷),期】2015(032)008 【总页数】3页(P21-23) 【关键词】NaBH4;电解制备;催化水解;循环利用 【作者】艾思奇;齐春雷;张思远 【作者单位】中国石油吉林石化公司化工动力一厂,吉林吉林132021;中国石油吉林石化公司化工动力一厂,吉林吉林132021;中国石油吉林石化公司化工动力一厂,吉林吉林132021 【正文语种】中文
【中图分类】TQ225.2;TQ643.36 1 实验部分 1.1 实验药品及仪器 1．1．1 实验药品 本实验所用试剂如下: 氯化镍(NiCl2·6H2O)，分析纯，北京红星化学厂;硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)，分析纯，北京五七六〇一化工厂;硫酸镍(NiSO4·6H2O)，分析纯，天津市永大化学试剂有限公司;硼氢化钠(NaBH4)，分析纯，天津市光复精细化工研究所;氯化钴(CoCl2·6H2O)，分析纯，广东金砂化工厂;氢氧化钠(NaOH)，分析纯，烟台市双双化工有限公司;甲醇(CH3OH)，分析纯，沈阳市华东试剂厂;氯化钠(NaCl)，分析纯，沈阳市华东试剂厂; 1．1．2 实验设备 本实验所用实验设备如下: 电热恒温水浴锅(DK-98-1)，天津市泰斯特仪器有限公司;马弗炉(Hamilab-C)，SYNOTHERM corporation;电子天平(FA2004A)，上海精天电子仪器有限公司;电热鼓风干燥箱(GZX-9023MBE)，上海博远实业有限公司医疗设备厂;磁力搅拌器(HJ-4A)，巩义市予华仪器有限责任公司;晶体管稳压电流(WYJ-401)，阜阳无线电厂;X-射线衍射分析仪(XRD-7000S/L)，日本岛津公司; 1.2 实验内容 硼氢化钠催化水解的理论反应式为式(1．1)所示，但在实际水解过程需要过量的水参与，如式(2．2)所示．生成的副产物为带有一定量结晶水的偏硼酸钠，式中 x的数值受具体反应条件影响［1-5］．
硼氢化钠项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/8619178782.html, 高级工程师：高建
关于编制硼氢化钠项目可行性研究报告编 制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国硼氢化钠产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5硼氢化钠项目发展概况 (12)
醋酸硼氢化钠cas号-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述 醋酸硼氢化钠（CAS号：16940-66-2）是一种重要的无机化合物，其分子式为NaBH4·CH3COOH。它是醋酸和硼氢化钠反应生成的产物，是一种白色结晶性固体。醋酸硼氢化钠是一种强还原剂，具有较高的还原性能和化学稳定性。 醋酸硼氢化钠在化学领域有着广泛的应用。它可以被用作有机合成中的还原剂，能够还原酮、醛、酸和酯等功能团，对于制备醇、胺和炔烃等有机物具有重要作用。同时，醋酸硼氢化钠也被广泛应用于金属加工领域，作为金属的脱氧剂和精制剂，能够去除金属表面的氧化物。 此外，醋酸硼氢化钠还在药物合成、染料工业和催化剂制备等领域发挥着重要作用。它可以作为药物中的还原剂、还原性试剂和脱氢剂，用于合成抗癌药物、生物活性物质等。在染料工业中，醋酸硼氢化钠被广泛应用于染料的还原、脱色和漂白等工艺过程中。在催化剂制备方面，醋酸硼氢化钠可以作为催化剂的前体物质，用于合成金属催化剂和各种有机催化剂。
总而言之，醋酸硼氢化钠是一种具有重要应用价值的化合物。它的强还原性和化学稳定性使其在有机合成、金属加工、药物合成、染料工业和催化剂制备等领域得到广泛应用。随着对其性质和应用的深入研究，醋酸硼氢化钠的潜力和前景也越来越受到关注。 1.2 文章结构 文章结构部分的内容如下: 本文共分为三个主要部分: 引言、正文和结论。 引言部分将首先进行概述，介绍醋酸硼氢化钠的基本情况和重要性。接着从整体上描述了整篇文章的结构和组织方式。最后明确了本文撰写的目的，即对醋酸硼氢化钠进行全面深入的探讨。 正文部分将详细介绍醋酸硼氢化钠的各个方面。其中，2.1节将对醋酸硼氢化钠的概述进行阐述，包括其基本特点、物理性质等方面的内容。 2.2节将对醋酸硼氢化钠的化学性质进行剖析，包括其分子结构、反应性质等方面的内容。2.3节将重点关注醋酸硼氢化钠的应用领域，包括其在医药、化工等领域的广泛应用和前景展望。 结论部分将对全文进行总结，总结醋酸硼氢化钠的主要特点和应用领域。同时，对醋酸硼氢化钠的未来前景进行展望，指出其可能的发展方向
硼氢化钠 白色结晶性粉末。有吸湿性，在潮湿空气中分解，在300℃干燥空气中稳定。缓慢加热至400℃分解，急热则500℃开始分解。 ● (g/100g)：水中25℃时55，60℃时88.5，25℃时104，75℃时22，25℃时1.4，25℃时3.1，20℃时16.4（起反应），20℃时4.0（缓慢反应），20℃时0.1，25℃时5.5，20℃时18.0。当水溶液中含有少量时相当稳定，可保存数天，水溶液煮沸急速分解。相对密度1.074。 1、物理性质 1.035 g/mL at 25 °C >300 °C (dec.)(lit.)沸点500°C 158 °F 储存条件Store at RT 白色结晶粉末。溶于、液、类。微溶于、、。不溶于、、。有吸湿性。在干空气中稳定。在湿空气中分解。加热至400℃也分解。 2、化学性质 CAS号16940-66-2 分子式NaBH4
分子量37.83 （1）.硼氢化钠具有较强的选择还原性，少量硼氢化钠可以将还原成，过量则还原成 （2）.能够将、选择还原成羟基，也可以将羧基还原为醛基，但是与碳碳双键、叁键都不发生反应： CH2=CH2CH2CHO-------->CH2=CHCH2CH2OH。[4] 硼氢化钠是一种，在室温下与甲醇迅速反应生成氢气。吸湿性强，容易吸水潮解，在和中硼氢化钠常用做还原剂。硼氢化钠具有较强的选择还原性，能够将选择还原成，但是与、叁键都不发生反应。少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。 硼氢化钠可以在非常温和的条件下实现醛酮羰基的还原，生成一级醇、二级醇。还原步骤是先把底物溶于溶剂，一般是甲醇或者乙醇，然后用冰浴冷却，将硼氢化钠粉末加入混合物搅拌至反应完全即可。硼氢化钠是一种中等强度的还原剂，所以在反应中表现出良好的化学选择性，只还原活泼的醛酮羰基，而不与酯、酰胺作用，一般也不与碳碳双键、叁键发生反应。少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。 硼氢化钠是比较温和的还原剂,它对醛,酮的还原效里比较好.常用溶剂是醇,,DMF，水等。他一般不还原酯基，羧基，酰胺，但在高浓度，高温再配合合适溶齐或用路易斯酸催化时，可以还原酯基等比较弱的羰基。
硼氢化钠中硅-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 硼氢化钠是一种重要的化学试剂，具有广泛的应用前景。它是一种无色固体，化学性质稳定，在室温下为晶体状，能较好地溶解于水和一些有机溶剂中。硼氢化钠在许多化学反应中起着重要的作用，特别是在有机合成领域。 硅是硼氢化钠中的主要成分之一。硅是一种常见的元素，在地壳中的含量相当丰富。在硼氢化钠中，硅的存在对其性质和化学反应具有重要影响。硅在硼氢化钠中扮演着催化剂的角色，能够促进多种有机反应的进行。同时，硅还可以增强硼氢化钠的稳定性和可控性，提高其储存和使用的安全性。 本文将重点探讨硼氢化钠中硅的性质、制备方法以及其在化学反应中的应用。通过对硼氢化钠中硅的研究，我们可以更好地理解硼化钠的化学性质和反应机制，为其在有机合成、药物化学等领域的应用提供科学依据。 在接下来的章节中，我们将详细介绍硼氢化钠的性质、制备方法以及它在化学反应中的重要应用。通过对硅在硼氢化钠中的作用机制的解析，我们可以为硼氢化钠的未来发展方向提出一些有益的建议。同时，我们也
希望通过这篇文章的撰写，能够促进人们对硅在硼氢化钠中的研究和应用的兴趣，推动相关领域的进一步发展。 文章结构部分的内容如下： 文章结构 为了更好地展示硼氢化钠中硅的重要性和作用机制，本文将分为引言、正文和结论三个部分。具体的文章结构如下： 1. 引言 1.1 概述 在本部分中，将对硼氢化钠中硅的背景和重要性进行简要介绍。介绍硼氢化钠在化学领域的应用以及硅在硼氢化钠中的作用。 1.2 文章结构 本部分将具体介绍本文的文章结构和各个部分的内容安排，以便读者在阅读过程中能够清晰地理解文章的组织结构。 1.3 目的 这一部分将详细说明本文的研究目的和意义，阐述本文对硼氢化钠中硅的研究对于相关领域的意义和影响。 2. 正文 2.1 硼氢化钠的性质 本部分将详细介绍硼氢化钠的物理性质和化学性质，包括其结
硼氢化钠法-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 硼氢化钠法是一种重要的有机合成方法，它以硼氢化钠为还原剂，针对具有羰基官能团的化合物进行加氢反应。这种方法由于其高效、选择性强以及对功能团容忍度高等优点，广泛应用于有机合成领域。 硼氢化钠法的原理基于硼氢化钠的还原作用。硼氢化钠可以与羰基化合物中的羰基碳原子发生加成反应，形成烷基硼酸盐或醇盐。这种反应是通过硼氢化钠中的氢原子被羰基氧原子上的氧原子所取代而实现的。当还原反应完成后，硼氢化产生的化学物质可以通过水解或其他反应转化为目标产物。 硼氢化钠法的应用非常广泛。它可以用于合成醇、醚、胺等有机化合物，并可用于各类羰基化合物的加氢反应。这种方法在药物合成、天然产物合成、高分子材料合成等领域都得到了广泛应用。硼氢化钠法不仅对功能团具有很好的容忍度，还能够在温和的条件下完成反应，减少了副反应的发生，并提高了产物纯度。 总之，硼氢化钠法是一种重要的有机合成方法，具有高效、选择性强、容忍度高等优点。随着有机化学领域的不断发展和需求的增加，硼氢化钠
法有着广阔的应用前景。未来的研究可以针对其催化剂、反应条件等方面进行进一步的优化和改进，以提高反应的效率和产物的选择性。 1.2 文章结构 文章结构如下： 本文总共包括三个部分：引言、正文和结论。 引言部分，主要概述了硼氢化钠法的背景和重要性，并介绍了本文的文章结构。首先概述硼氢化钠法的基本原理和应用领域。接着介绍了文章的结构，提及本文将首先解释硼氢化钠法的原理，然后探讨其应用。最后，明确了本文的目的，即总结硼氢化钠法的优点，并展望其未来的发展。 正文部分，将详细介绍硼氢化钠法的原理和应用。首先，会对硼氢化钠法的原理进行深入阐述，包括其反应机理、主要步骤和相关实验条件等方面的内容。其次，将探讨硼氢化钠法在不同领域的应用，如有机合成、金属还原、催化剂制备等。通过真实案例和实验研究，展示硼氢化钠法在各个应用领域的优势和潜力。 结论部分，将综述硼氢化钠法的优点，并对其未来的发展进行展望。首先总结硼氢化钠法相比其他方法的优势，包括反应条件温和、产率高、反应速度快等方面。进一步预测硼氢化钠法在未来的应用前景，可能的发展方向和挑战。提出进一步研究硼氢化钠法的重要性，并鼓励更多学者开
硼氢化钾水解制氢双金属催化剂研究 丁洁 【摘要】实验制备了活性炭(AC)负载钴-镍基双金属催化剂,利用XRD对其进行表征.实验研究了不同催化剂、反应温度和硼氢化钾浓度等因素对制氢反应的影响.研究结果显示,10％(wt)Co-Ni/AC催化剂中,金属钴的比例越大,催化剂的活性越好.反应温度对反应速率有很大影响.硼氢化钾浓度对产氢率有一定影响.%Active carbon (AC) supported cobalt-nickel bimetallic catalysts were prepared and characterized by XRD technique.The effect of different catalysts,reaction temperature and potassium borohydride concentration on the hydrolysis reaction was investigated.The results show that the catalyst activity increases with increasing of cobalt content in 10％(wt) Co-Ni/AC catalyst;the reaction temperature has significant influence on the hydrogen generation rate,and the effect of potassium borohydride concentration on the hydrogen generation rate is not significant. 【期刊名称】《当代化工》 【年(卷),期】2017(046)004 【总页数】3页(P619-621) 【关键词】硼氢化钾;水解;氢气;催化剂 【作者】丁洁 【作者单位】青岛职业技术学院,山东青岛266555
泡沫镍载钌催化剂硼氢化钠水解制氢性能研究 徐金富;魏永生;王中伟;王敏;赵新生 【摘要】针对硼氢化钠粉末状制氢催化剂易流失、物料传输难、反应产物易覆盖、催化剂利用率低的问题,采用化学镀制备了泡沫镍负载的Ru催化剂,借助扫描电子 显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线光电子光谱法(XPS)等技术分析了泡沫镍载Ru催化剂使用前后的微观形貌结构与表面元素组分,研究了镀液浓度、镀液 温度、硼氢化钠反应液温度对催化剂的催化制氢活性的影响,剖析了催化剂循环使 用过程中活性衰减的原因.结果表明:泡沫镍载体的使用提高了Ru催化剂的催化活性,有效地改善了NaBH4水解制氢体系中反应物和产物的物料传输,催化反应的活 化能为40.8kJ/mol.循环使用20次后,催化剂的催化活性仍为初次活性的76.3％, 显示了良好的催化稳定性.%Ni-foam-supported Rucatalyst was prepared by chemical plating.Several techniques such as SEM,EDS and XPS were used to analyze the microstructure and composition before and after hydrogen generation (HG).The effects of the concentration and temperature of plating solution and temperature of NaBH4 solution on hydrogen generation rate were investigated.The results show that Ru is uniformly dispersed and mass transfer in NaBH4 solution is improved with well-structured Ni-foam.The measurement of the HG rate shows that the activity of Ru/Ni-foam catalyst still remains 76.3％ of the initial activity after 20 cycles,exhibiting good durability.The activation energy for the reaction is 40.8 kJ/mol. 【期刊名称】《电源技术》
国外潜艇硼氢化钠水解制氢的研究与进展 李宏伟;李大鹏;张晓东 【摘要】叙述了国外潜艇AIP装置硼氢化钠水解制氢的研究与进展,介绍了硼氢化钠溶液水解制氢方法、水解反应催化剂,描述了潜艇硼氢化钠水解制氢系统、管式和一体式硼氢化钠水解制氢反应器的组成与工作,分析了制氢器反应区内的两相流动现象、反应区体积和换热-冷凝器传热面积要求,以及制氢器内液滴的分离、固体颗粒的沉淀和悬浮物的过滤、制氢器的动态特性等问题.%Research and development of foreign submarine AIP sodium borohydride hydrolysis hydrogen generation is stated in this paper. Method and catalyzer of sodium borohydride hydrolysis hydrogen generation are introduced. Submarine system of sodium borohydride hydrolysis hydrogen generation, constitution and working of tubular and integrative reactors of sodium borohydride hydrolysis hydrogen generation are described. Two-phase flow phenomena, requirements of reactor volume and heat-transfer surface of heat-exchanger-condenser, separation of liquid dribbles, precipitin of solid grains and filtration of suspending particles in the hydrogen generator, as well as dynamic characteristic of hydrogen generator are analyzed. 【期刊名称】《舰船科学技术》 【年(卷),期】2012(034)007 【总页数】9页(P135-143)
铝水反应的新型制氢复合材料探究 随着化石燃料的不断消耗和对环境威胁的加剧,洁净无污染的氢能利用技术以令人惊奇的速度快速发展。直接压缩低温液氢法储氢能力较强,但储存和运输过程中的液氢气化、泄露等问题严重制约了其在民用领域的推广。其他常用的储氢方法如金属氢化物储氢、碳纳米管储氢、金属有机化合物储氢等依然存在循环稳定性和热力学性能差等缺陷,无法满足现实需求。而近年来受到关注的硼氢化钠水解制氢虽然有着储氢量高、产氢纯度高等优点,但是其价格昂贵、催化剂易中毒等缺陷却阻碍了其进一步的推广应用。与其他制氢手段相比较,金属水解制氢具有能量密度大,单位质量体积小,易保存易运输等优点,是一种很有潜力的制氢方式。其中,金属铝原料资源丰富,价格低廉,有利于大量生产和推广。铝与水反应置换出氢气,水解过程安全稳定,氢气纯度高,无有毒气体产生,清洁无污染,同时具有很高的理论产氢量(1 245 mL/g)。虽然铝水反应在热力学意义上能够自发进行,但是新鲜的铝表面会迅速生成一层致密的氧化膜,阻止水解反应的进一步进行。所以如何破除这层氧化膜,是铝基水解制氢材料在室温下应用的关键问题。向反应系统中加入碱是一个促进反应进行的简单而有效的办法,而碱溶液的运用将对装置设备和使用人员造成潜在的危害,需要进一步的工作来改善这个问题。Soler等人报道了一种使用铝在海水中悬浮铝酸钠溶液的制氢系统。结果表明,当使用NaAlO2和Na2SnO3代替NaOH在铝水反应中的催化作用时,在同样的pH 条件下,使用Na2SnO3代替NaOH 能提高氢气的产生速率。Dai等人将NaOH 和Na2SnO3的组合使用,有效提高了铝水反应系统的产氢速率,显著减少了NaOH 溶液的浓度,兼顾了铝水反应的动力学性能和碱腐蚀问题。另一方面,为彻底摆脱碱性溶液对系统装置的负面影响,最好的办法是使用中性的溶液或是单纯的水来直接与铝进行反应。范美强等人采用熔炼和球磨的方法向纯铝中掺杂了多种低熔点金属来提高铝基制氢材料活性。其中,使用30∶1 的球料比和5 h 球磨时间制备的Al-10%Bi-5%NaCl (质量分数) 样品,在20 min 内转化率可达到85.4%。本文在前期工作基础之上,通过改进球磨参数,细化成分比例,得到了性能更好的铝- 铋- 氯化钠复合材料。同时在此基础上,通过添加少量碱金属或氢化物得到了具有更高的能量密度和放氢速率的复合材料,适用于实时供氢等方面的应用。
制氢技术的研究现状及发展前景 摘要：文章对化石能源角度与非化石能源角度对制氢技术进行了研究，其中包括多种不同能源的制氢方法，如天然气、液体燃料、水等，并细致了分析不同能源制氢的成本、工艺、效率，以及在未来的发展前景，希望能够为制氢的发展提供参考。 关键词：制氢技术；研究现状；发展前景 随着我国经济的发展，对于氢能源的需求量逐渐上升，但传统制氢主要依靠的是不可再生资源，这中制氢技术不仅严重了造成了资源浪费，还造成了环境污染，因此，我国亟需从可持续发展的角度研制清洁型的制氢技术。氢能源是一种具有高效热能转化、高能量、高密度、不排放温室气体等优势的能源类型。从开发至今一直广受社会和各国的关注，但当前的制氢技术多样，要想实现最经济、最科学、最高效率的制氢方法还需要对当前的制氢技术进行时深入的研究，并分析其在未来的发展前景，使其能够更好的进行应用。 一、利用化石能源的制氢技术现状以及发展前景 （一）天然气制氢技术 这种技术是指在高温、高压条件下利用催化剂与天然气中的水蒸气成分以及烷烃成分产生化学反应，其中产生的化学气体会通过沸锅进行换热，使其中的一氧化碳转化成为氢气和二氧化碳。再通过中不同的化学技术，如分离、换热、冷凝等，将产生的气体利用吸附剂回收至特定按照的吸附塔，并使用变压和升压吸附功能从氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷中提取出氢气产品，最后经过降压和解析将氢气产品中的杂质排除，而且能够让吸附剂得到再生[1]。 这种制氢技术可以在天然气中进行脱硫，然后使脱硫后的天然气与含有催化剂的水蒸气发生转化，产生含有氢气与其它气体的转化器，这样在通过变压吸附就能降低转化气体中一氧化碳以及二氧化碳的含量，从而提取中体积分数接近百分之百的氢气。这些制氢技术在使用过程中可以提取七成至九成的氢气，提取率受原料质量的影响较大；每小时需要10—5000立方米的原料量，原料的消耗量大，但其提取率高、质量好，产生的气体较为清洁，不会对环境和人体造成一定的影响。 （二）焦炉气制氢技术 这种制氢技术是通过煤焦化过程中会产生可燃气体，这种可燃气体中含有体积分数近五成的氢气，所以通过变压吸附等方式能够将其中含有的氢气提取出来，而且这种技术的成本较低，与水制氢技术相比，成本降低了三倍左右。 使用这种技术时需要先将焦炉煤气通过电捕焦设备去除其中的焦油，然后再利用螺杆压缩机对叫苦煤气进行加压操作，在常规压力的基础上，将表压增加到0.58MPa即可，增压后需要等待气体冷却，当其温度达到四十左右时，就可以进行冷冻分离处理，去除焦炉气体中的杂质，如焦油、苯、水分等，然后送入变压吸附程序中去除掉其中还有的二氧化碳、硫化氢、氨气、甲烷、一氧化碳、有机硫等气体，得到体积分数近百分之百的氢气半成品，这种技术氢气半成品的体积分数最高能达到98%，并不能实现99.999%。提取半成品后将其在1.25MPa压力条件下进行变压吸附提取成品氢能源，在这个过程中可以提取的99.99%的成品氢 [2]。 二、利用非化石能源的制氢技术现状以及发展前景 （一）水制氢技术
硼氢化钠水解产氢催化剂的研究进展概述 一.氢气的应用前景 国际能源界预测, 21 世纪人类社会将告别化石能源时代而进入氢能经济时代。牛津研究所预测, 到2010 年前, 世界每天生产的氢能源当量将达到 320×104桶石油; 2020 年前将达到 950×104桶石油。美国科学家劳温斯在新出版的《自然资本论》一书中预言, 下次工业革命将从氢能源开始, 世界科学家都在寻找一种既清洁又无污染的能源, 氢正是科学家们看好的最理想的原料。专家们认为, 氢将在 2050 年前取代石油而成为主要能源, 人类将进入完全的氢经济社会。目前世界各国汽车厂商都在加紧研制以氢为能源的燃料电池车, 这是迎接氢能时代到来的前奏曲, 不仅是现在的热点, 而且将会成为今后人类能源的永恒主题。2003 年 11 月, 包括中国、美国等 15 个国家和欧盟共同签署了氢经济国际合作伙伴计划(IPHE) 参考条款, 目标是建立一种合作机制, 有效地组织、评估和协调各成员国, 为氢能技术研究开发、示范和商业化活动提供一个能推动和制定有关国际技术标准与规范的工作平台。世界各国及企业在研究开发燃料电池汽车技术方面取得了重大进展, 预计在未来的 5～10年内氢燃料电池汽车将正式进入市场, 电动汽车将可能以 20%的速度迅猛发展, 正处于一种“山雨欲来风满楼”的形势。纵观世界能源发展战略, 早在上世纪 80 年代美国在能源战略上就做过重大调整, 美国采取不惜重金从中东每年大量进口石油, 而对阿拉斯加和美国中南部的大油田不予开发, 虽然这一政策导致不少中小石油公司的破产, 但是保证了未来美国在与外界完全隔绝的情况下仍然有至少 20 年的石油储备, 再加上一个强大的海军对中东石油海上运输线的保护, 美国的能源战略可以说是高枕无忧。而俄罗斯有广大的西伯利亚油田尚待开发, 俄罗斯能源自给也是毫无疑义。日本的石油自给目前为止不到 0.5%, 而欧盟也不到30%, 日本与欧盟的石油战略储备只有 90～120d 左右。日本强烈意识到自己对中东石油的严重依赖正在积极推进其“黑金”战略, 其战略包括向俄罗斯和伊朗提供大量援助以换取油田开采权等。当前我国经济持续高速增长, 我国人民生活不断向小康迈进且国际地位不断提高, 而国际石油市场的波动已经对我国经济社会发展产生明显影响, 率先全面启动氢经济是我国取得长期战略优势的关键。1990年, 我国石油进口为零, 从 1994 年石油进口开始持续增长, 1997 年石油进口
钽盐和硼氢化钠 1.引言 1.1 概述 钽盐和硼氢化钠都是化学中常见的物质，它们在不同领域具有广泛的应用。钽盐是一类含有钽元素的化合物，常见的有钽酸盐、钽酸钠、钽酸钡等。而硼氢化钠则是一种含有硼和氢元素的盐类化合物。 钽盐以其特殊的化学性质在许多领域中得到了广泛的应用。它们常用作催化剂、金属材料添加剂、电子材料等。钽盐在电子行业中具有重要的地位，例如它们常用于制造电容器的电极材料、液晶显示器的导电层以及其他电子元器件中。此外，钽盐还可以用于生产特种陶瓷材料、高温合金以及核能工业等方面。 而硼氢化钠是一种重要的还原剂，在有机合成领域中有着广泛的应用。硼氢化钠可以用于将醛、酮、酸酐、酰卤等有机化合物还原成相应的醇、碳酸酯等化合物。因此，它在医药、农药、香料和染料等有机合成领域扮演着重要的角色。此外，硼氢化钠还被广泛应用于金属材料的表面处理以及氢气的储存与释放等方面。 本文将对钽盐和硼氢化钠这两种化合物进行详细的介绍和分析，包括它们的背景知识、特性与用途等方面。通过深入了解这两种化合物的特点和应用领域，可以更好地认识和利用它们在科学研究和工业生产中的重要性。接下来将分别介绍钽盐和硼氢化钠的背景知识，以及它们在不同领域的特性与用途。最后，将总结钽盐和硼氢化钠之间的关系，并对未来的研究和应用进行展望。
1.2文章结构 在文章的结构上，本文将分为两个主要部分：钽盐和硼氢化钠。该结构的设计旨在全面介绍这两个材料以及它们之间的关系，为读者提供清晰的了解和理解。 在第二部分的正文中，首先将介绍钽盐的背景知识。这一部分将包括钽盐的定义、性质和结构，以及其在工业和科学研究中的重要性。通过深入了解钽盐的基本知识，读者将能够更好地理解后续关于钽盐的特性与用途的讨论。 接下来将转向硼氢化钠的介绍。同样，我们将首先介绍硼氢化钠的背景知识，包括其结构、性质和特点。硼氢化钠作为一种重要的化学物质，具有广泛的应用领域，如能源储存、催化剂和材料科学等。读者将通过本节内容了解到硼氢化钠的特性和在各个领域中的重要作用。 在第三部分的结论中，我们将着重讨论钽盐和硼氢化钠之间的关系。通过对这两种材料的特性和用途进行比较和分析，将揭示它们之间可能存在的相互联系和互补性。此外，我们还将总结本文的主要观点，并展望未来钽盐和硼氢化钠在科学研究和工业应用中的潜力。 通过以上的文章结构，本文旨在提供有关钽盐和硼氢化钠的全面信息，帮助读者更好地理解这两个材料的特性、用途及其潜在的联系。 1.3 目的 文章目的是介绍钽盐和硼氢化钠的相关知识，以及它们各自的特性和用途。通过阐述钽盐和硼氢化钠的背景知识，读者可以了解它们的基本性质和化学特性。同时，本文还将重点介绍钽盐和硼氢化钠在实际应用中的
硼氢化钠 概述 硼氢化钠（sodium borohydride）是一种无机化合物，化学式为NaBH4。它是一种白色晶体，在水中具有较好的溶解性。硼氢化钠是一种重要的还原剂，广泛应用于有机合成和金属氢储存等领域。在本文档中，我们将介绍硼氢化钠的性质、制备方法、应用以及安全使用等方面的内容。 物理性质 硼氢化钠的分子量为37.83 g/mol，密度为1.07 g/cm³。它在常温下为白色结晶固体，可溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂。在空气中稳定，但与水蒸气和酸反应时会放出氢气。 制备方法 硼氢化钠的制备方法有多种途径，常用的方法包括金属钠与三氯化硼反应、氢气和硼氢化铝共热反应等。 1.金属钠与三氯化硼反应：将金属钠与三氯化硼固体加热反应，生成硼 氢化钠。 6 Na + BCl3 → 2 NaBH4 + 3 NaCl 2.氢气和硼氢化铝共热反应：将硼氢化铝固体加热至高温，然后通入氢 气，生成硼氢化钠。
LiBH4 + 4 NaH → NaBH4 + LiH + 2 Na 化学性质 硼氢化钠是一种强还原剂，具有较高的还原性。它可以与许多物质发生反应， 包括酮、醛、醇、羧酸等。下面是硼氢化钠与酮反应的典型方程式：R2C=O + NaBH4 → R2CH-OH-BH3 在酸性条件下，硼氢化钠可以将醛还原为相应的醇： RCHO + NaBH4 + HCl → RCH2OH + NaCl + B(OH)3 硼氢化钠还可以与酸类物质产生剧烈反应，产生氢气。 应用领域 硼氢化钠具有广泛的应用领域，下面列举了一些常见的应用场景： 有机合成 硼氢化钠是有机合成中常用的还原剂，可以将酮、醛等官能团还原为相应的醇。它还可以用于合成过渡金属催化剂的前体和酮类药物的制备。 金属氢储存 硼氢化钠可以作为金属氢储存材料的加氢剂。由于其高的氢容量和可逆性，硼 氢化钠被广泛研究应用于氢能源领域。