以碳酸肼的形式储存能量的方法 |
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| 申请号 | CN201780069029.7 | 申请日 | 2017-09-22 | 公开(公告)号 | CN109923064A | 公开(公告)日 | 2019-06-21 |
| 申请人 | 舍弗勒技术股份两合公司; | 发明人 | 沃尔特·霍尔韦格; 莫里茨·维格纳; 亚沙尔·穆萨耶夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种以 碳 酸肼的形式储存 能量 并后续将碳酸肼转化回可用能量的方法，其中首先将 海 水 用于 电解 过程以制备 次氯酸 根，其中通过引入 氨 使次氯酸根经由形成单氯胺而反应成肼，并且其中后续通过引入二 氧 化碳使肼反应成碳酸肼，其中碳酸肼为了释放储存的能量通过在不含贵金属的催化剂上的反应释放氢气或至少一种含氢气的气体，并且其中氢气或至少含氢气的气体为了提供可用的能量而被设置成供应给 燃料 电池 或被燃烧。此外，本发明还涉及 海水 、氨和二氧化碳用于制备碳酸肼的用途。 | ||||||
| 权利要求 | 1.以碳酸肼的形式储存能量并后续将碳酸肼转化回可用能量的方法，其特征在于，首先将海水用于电解过程以制备次氯酸根，其中通过引入氨使次氯酸根经由形成单氯胺而反应成肼，并且其中后续通过引入二氧化碳使肼反应成碳酸肼，其中碳酸肼为了释放储存的能量通过在不含贵金属的催化剂上的反应释放氢气或至少一种含氢气的气体，并且其中氢气或至少含氢气的气体为了提供可用的能量而被设置成供应给燃料电池或被燃烧。 |
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| 说明书全文 | 以碳酸肼的形式储存能量的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种以碳酸肼的形式储存能量并后续将碳酸肼转化回可用能量的方法。 背景技术[0002] 由AT 514 461 A1得知了一种以碳酸肼的形式储存能量并后续将碳酸肼转化回可用能量的方法。借助能量并在供应氮和二氧化碳的情况下，在降低稳定的氮-氮三键的活化能的过渡金属催化剂存在下，在水中的电解过程中制备碳酸肼。在这种情况下，阳极被不透氧气的隔膜包围。金属盐用作肼的氢解裂解的抑制剂。将碳酸肼以固体形式或以浓缩溶液的形式从混合物中分离，其中碳酸肼在以后被热分解以通过氢气的燃烧或通过在燃料电池中使用氢气来回收能量。 发明内容[0003] 本发明的任务在于提出一种有成本效益且在大规模技术上可用的方法，用于以碳酸肼的形式长期储存能量并后续将碳酸肼转化回可用的能量。特别是，本发明的目的在于从容易获取的原料得到可持续的能量储存。 [0004] 根据本发明的以碳酸肼的形式储存能量并后续将碳酸肼转化回可用能量的方法，首先将海水用于电解过程以制备次氯酸根，其中通过引入氨使次氯酸根经由形成单氯胺而反应成肼，并且其中后续通过引入二氧化碳使肼反应成碳酸肼，其中碳酸肼为了释放储存的能量通过在不含贵金属的催化剂上的反应释放氢气或至少一种含氢气的气体，并且其中氢气或至少含氢气的气体为了提供可用的能量而被设置成供应给燃料电池或被燃烧。特别是，含氢气的气体是至少由氢气和氮气组成的气体混合物。 具体实施方式[0005] 肼和碳酸肼均由一般公知的现有技术以及开头所述的AT 514 461A1公知。按此，肼具有含水形式，并且在大规模工业上特别用作还原剂和自由基捕获剂。碳酸肼是一种非挥发性的水溶性盐，其在化学工业中用作抗氧化剂。 [0008] 阳极反应：2Cl--2e-→Cl2， [0009] 反应1：Cl2+2OH→H2O+OCl-+Cl– [0011] 通过引入氨(NH3)，次氯酸根经由形成单氯胺(NH2Cl)反应成肼(N2H4)。换句话说，首先将气态氨引入包括次氯酸根的水溶液中，其中根据反应2，除了水之外还形成单氯胺。 [0012] 反应2：NH3+HOCl→NH2Cl+H2O [0013] 根据此后的反应3，单氯胺与氨反应并且除氯化氢(HCl)之外还形成肼。 [0014] 反应3：NH2Cl+NH3→N2H4+HCl [0015] 后续，根据反应4，通过引入二氧化碳(CO2)使肼反应成碳酸肼((N2H5)2CO3)。 [0016] 反应4：N2H4+CO2→(N2H5)2CO3 [0018] 碳酸肼用作氢气(H2)的稳定、长期的储存体。为了释放储存在碳酸肼中的能量，使用不含贵金属的催化剂，其中根据反应5，释放氢气或至少含氢气的气体。 [0019] 优选地，作为不含贵金属的催化剂，使用氧化物材料制成的催化剂，例如Al2O3、Cu掺杂的Al2O3或钙-铝硅酸盐，如CaAl2Si3O8(OH)4·H2O。在这种不含贵金属的催化剂例如CaAl2Si3O8(OH)4·H2O上，碳酸肼特别是在100至150℃范围内的温度下分解成氢气、CO2和水。特别是，催化剂具有高孔隙率。孔隙率尤其用于增加催化剂的活性表面积。 [0020] 反应5：(N2H5)2CO3→N2+H2+CO2+H2O [0021] 优选地，在碳酸肼在不含贵金属的催化剂上的反应之后，设置用于富集氢气的分离步骤。特别是，分离步骤设置用于将氢气与氮气分开。根据反应5释放的二氧化碳是先前导入的可逆地结合在碳酸肼中的二氧化碳。因此，本发明的方法是CO2中性的。 [0022] 加热碳酸肼至低于100℃以释放储存的能量，特别是通过在不含贵金属的催化剂上的反应释放氢气或释放至少含氢气的气体。优选地，将氢气或至少含氢气的气体供应到燃料电池或燃烧以提供可用能量。例如，将氢气或至少含氢气的气体供应给低温燃料电池。 [0024] 根据本发明，使用海水、氨和二氧化碳来制备碳酸肼。 |
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