【作者】童吉灶
【機構】上海師專學校
【摘要】本文通過對由磷酸硼與金屬鈉在常壓下固相合成硼氫化鈉反應條件的研究，確定了一條能獲得較高轉化率的合成路線。所采用的方法 對研究同類固相反應有著普遍意義。
【關鍵詞】硼氫化鈉 正磷酸硼 合成
【論文1】
硼氫化鈉合成反應條件研究.pdf【論文2】
硼氫化鈉合成方法研究.pdf【論文3】
硼氫化鈉合成反應條件研究.pdf【論文4】
硼氫化鈉合成與制備方法的發展現狀.pdf【論文5】
金屬氫化還原法合成硼氫化鈉.pdf【論文6】
金屬氧化還原合成硼氫化鈉.pdf硼氫化鈉制氫技術在質子交換膜燃料電池中的研究進展
王玉曉
（天津大學化工學院，綠色合成與轉化教育部重點實驗室，天津300072）
摘要：硼氫化鈉儲氫量高達10.6%，安全、無爆炸危險，攜帶和運輸方便；供氫系統設備簡單，啟動速度快，產氫速度可調，因此是一個非常良好的氫載體，是為質子交換膜燃料電池供氫的理想儲氫介質。硼氫化鈉供氫系統也已逐步應用于質子交換膜燃料電池電源中。介紹了這種制氫方式的幾項關鍵技術：硼氫化鈉水解制氫催化劑、硼氫化鈉制氫反應器、氫氣凈化系統等在質子交換膜燃料電池中的研究進展，并指出了今后的研究發展方向。
關鍵詞：硼氫化鈉；制氫；質子交換膜燃料電池；催化劑
中圖分類號：TQ 122.3文獻標識碼：A文章編號：1000–6613（2009）12–2122–07質子交換膜燃料電池（PEMFC）質量輕，供電供熱可靠，無震動，噪聲小，并能生產飲用水，所有這些優點均是其它能源不可比擬的。而如何高密度地儲存和快速得到純凈氫氣是PEMFC技術普及應用的一個瓶頸。目前氫氣儲存方法主要是物理高壓儲氫和化學儲氫。高壓鋼瓶儲氫，即使在非常高的壓力下，氫氣本身質量不到系統質量的2%[1]。氣瓶質量問題和氣體泄漏問題也是不可忽視的安全問題。化學儲氫主要有金屬氫化物儲氫和硼氫化物儲氫兩種方式。金屬氫化物必須裝在能夠耐一定壓力的容器中才能使用，因此儲氫密度也比較低，大約為0.65%[2]。而且每次用完后必須充高純氫氣，在不可抗拒的天災和人禍條件下充氫是不現實的。硼氫化鈉供氫系統則完全不同，只要儲存一定量的硼氫化鈉作為備用燃料，就可以連續長期供電。而且硼氫化鈉儲氫密度高，自身含氫量達到10.6%，約為常規金屬氫化物的5倍。硼氫化鈉在空氣中較穩定，溶于水形成液態儲氫材料，沒有自燃、爆炸的危險。通過催化水解反應硼氫化鈉能在常溫及低溫下迅速放出全部氫氣，啟動時間短，最低放氫溫度可達－40℃。與傳統化學氫化物的改質相比（甲烷、甲醇等），硼氫化鈉產氫流程簡單，系統簡單，產氫速度可調，可采用裝卸燃料盒或更換溶液的方法，大大延長了燃料電池的工作時間。在野外，可以使用海水、河水、溪水、雪水等水源作為硼氫化鈉水解產氫的原料，在極端情況下甚至可以使用尿液作為水源。所以硼氫化鈉是一種特別適合于野外、極度惡劣的環境下為燃料電池供氫的理想儲氫介質。
由于硼氫化鈉在儲氫和制氫方面具有其它儲氫方法無法比擬的優勢，近年來備受關注，國際上許多研究機構和公司都開展了對這一技術的研究工作。在Daimler Chrysler公司2001年公布的Natrium燃料電池概念車上面，就使用了美國MillenniumCell公司生產的Hydrogen on demand作為電池的供氫系統[3]。Protonex技術公司為美國地面部隊發展了一種硼氫化鈉供氫的燃料電池電源，該電源中的硼氫化鈉不一定需要純水，如有需要，可以用尿來代替[4]。除此之外，Protonex技術公司的無人機ProCore系統和韓國的無人偵察機都采用硼氫化鈉供氫的燃料電池作為動力電源，分別可以運行6～12 h和10 h以上[4－5]。2009年日本精工株式會社推向市場一款硼氫化鈉供氫的50 W便攜式燃料電池電源[6]。
除上述應用外，以硼氫化鈉水解制氫的燃料電池電源可應用于航天器、衛星、火箭、魚雷、便攜導彈發射器以及手機、手提電腦的電源、無繩電動工具、應急電源、單兵作戰電源等。該系統因其高容量、高性能顯示出強大的市場競爭力。除此之外，硼氫化鈉粉末易攜帶、易運輸，適合為特殊場合（高山、海上、水下、地下等）的燃料電池電源供給氫氣。因此，硼氫化鈉供氫的燃料電池電源不僅可代替現有的干電池和部分二次電池，還具備取代小型發電機電源的潛力。
本文詳細地論述了國內外硼氫化鈉供氫技術的研究進展，并介紹了硼氫化鈉供氫技術在燃料電池中的應用及其發展趨勢。
1·硼氫化鈉水解制氫催化劑
當催化劑存在時，硼氫化鈉在強堿性水溶液中可水解產生氫氣和偏硼酸鈉[7]。反應如式（1）所示：
研究發現可以催化硼氫化鈉水解產生氫氣的催化劑種類較多，有貴金屬Pt或Ru催化劑、過渡金屬鹽類、雷尼催化劑、有機酸或無機酸催化劑等。在硼氫化鈉供氫系統中，硼氫化鈉水解制氫所采用的催化劑主要分為兩類：固定床催化劑和酸催化劑。固定床催化劑中，應用最為廣泛的催化劑是附著在多孔載體材料上的貴金屬催化劑[8－9]。美國千年電池公司Amendola等[10]對用離子交換樹脂負載的Ru催化劑進行了系統的研究，并將該催化劑應用于該公司的即時供氫裝置中。經過多種離子交換樹脂負載5％Ru后的活性比較，發現采用陰離子交換樹脂比陽離子交換樹脂效果更好。而日本豐田研發中心[11]采用超臨界方法將Fe、Ni、Pd、Ru、Rh、Pt等負載在TiO2上作為硼氫化鈉水解制氫催化劑。
除貴金屬Ru、Pt、Rh等對硼氫化鈉水解反應有良好的催化效果外，過渡金屬鐵、鈷、鎳的鹽類具有較高的催化性能，也在較多的硼氫化鈉供氫系統中作為催化劑或者作為酸催化劑的助劑得以應用[12－15]。武漢大學的董華[16]以NiCl2溶液為前體，將其與乙炔黑混合，然后在冰水浴中滴加5％NaBH4水溶液，經過化學還原方法得到NixB沉淀，過濾、洗滌后真空干燥，然后與聚四氟乙烯混合，碾壓成膜并固定在短玻璃棒上，需要產生氫氣時，將此玻璃棒放入裝有硼氫化鈉溶液的試管中，有效解決了粉末催化劑的流失問題[16]。同時，實驗結果表明150℃真空干燥的硼化鎳催化劑活性較佳，在室溫下的產氫速率約為200 mL/(min·g cat)，而且在空氣中儲存較長時間后，其催化活性無顯著變化。80℃真空干燥的硼化鎳催化活性在儲存后則迅速降低。而Liu等[17]向NiCl2溶液中滴加NaBH4水溶液，過濾、洗滌后在室溫下真空干燥，得到Ni2B，其催化活性僅為18.3 mL/(min·g cat)。導致兩者催化劑活性差異的原因是真空干燥溫度不同。而繼續提高干燥溫度是否會進一步提高催化劑的活性，董華等沒有繼續研究。Liu等[17]采用粉末雷尼鎳、粉末雷尼鈷、粉末雷尼鎳鈷等催化硼氫化鈉分解制氫，氫氣的生成速率分別為228.5 mL/(min·g cat)、267.5 mL/(min·gcat)、648.2 mL/(min·g cat)，顯示了良好的催化活性。然而粉末狀雷尼催化劑在實際應用中容易流失，增加了生成氫氣與催化劑分離的難度，從而使得其應用受到了限制。車承植等[18]采用兩種方法解決粉末雷尼鎳的流失問題。第一種方法是將雷尼鎳附著到有催化劑固定單元的磁體上，浸泡在水中。第二種方法是用聚氨酯泡沫將雷尼鎳固定在鎳網上，然后儲存在蒸餾水中。劉賓虹等[19]報道了制備固定床雷尼鎳制氫催化劑的方法，具體步驟是將鋁粉和黏結劑混合涂敷在泡沫鎳上，經高溫焙燒，制備表面合金化的泡沫鎳，再經堿液活化，得到固定床雷尼鎳制氫催化劑，解決了催化劑流失問題，有效克服了粉末雷尼催化劑的局限性。其中，Al為400 mg、Ni為290 mg時，制備出的催化劑活性最佳，達到16 mL/s。這種固定床雷尼鎳催化劑重復使用100次后，氫氣生成速率從80 mL/s僅降低到60 mL/s，顯示該催化劑具有良好的機械強度。專利[20]也公開了類似的負載型雷尼催化劑的制備方法。
采用固定床催化劑如固定床雷尼鎳等作為硼氫化鈉水解制氫催化劑時，硼氫化鈉溶液的濃度不能過高，否則會使得反應過程中生成的偏硼酸鈉在催化劑上面析出，覆蓋活性位，使得催化劑逐漸失活，這嚴重限制了硼氫化鈉的濃度提高，從而使得整個系統的儲氫率下降。
而采用有機酸或者無機酸作為硼氫化鈉水解制氫的催化劑，則不存在偏硼酸鈉析出影響催化劑活性的問題，因此可以提高硼氫化鈉的濃度。為了更大幅度地提高儲氫量，可以用酸與固體硼氫化鈉直接作用，這樣可以大大提高此類供氫體系的儲氫率。但酸催化硼氫化鈉制氫反應的速度很難控制，供氫速率不穩定。文獻[13]公開了一種硼氫化物生成氫氣的方法。該方法是將固體硼氫化物和堿的混合物與液體酸反應生成氫氣。該發明以混合在固體硼氫化物中的堿作為穩定劑，在一定程度上能對氫氣的釋放速度進行控制。但該專利的缺點是由于混入的堿是定量的，因此在反應過程中不能靈活調節氫氣的釋放速度，使得制氫過程不能穩定。
皿田孝史等[21]采用有機羧酸作為硼氫化鈉水解制氫用催化劑。他們就其與NaBH4的反應速度及反應效率，將蘋果酸和H2SO4、Pt（鉑）、Na2SO4等其它催化劑與之做了比較，結果發現蘋果酸的反應效率最好，反應速度也僅次于H2SO4。而且通過在催化劑中使用蘋果酸，既為反應供水，又作為蘋果酸水溶液來使用。為了得到最大的儲氫密度，將蘋果酸與NaBH4的質量分數分別定在25%與30%，燃料電池的輸出功率固定為1 W，輸出電壓在數毫伏的范圍發生變動，連續運行時間為8.2 h。據稱時間短于當初的預想。原因是氫的發生速度跟不上，導致反應生成水合物，從而使流動性下降[22]。
2·硼氫化鈉制氫系統
根據反應物硼氫化鈉的形態，硼氫化鈉制氫系統主要分為兩類：液體硼氫化鈉制氫系統和固體硼氫化鈉制氫系統。以下介紹這兩類供氫系統的研究進展。
2.1液體硼氫化鈉制氫系統
常見的液體NaBH4水解制氫裝置都具有2個主要容器，1個燃料罐和1個殘液罐，如圖1所示。
NaBH4水溶液作為燃料儲存于燃料罐中，工作時，燃料進入反應器，NaBH4發生水解發應，生成氫氣和NaBO2，NaBO2溶解于水中。反應產物和未反應的燃料形成氣液混合物直接進入殘液罐，經過氣液分離后，氫氣離開殘液罐，供燃料電池堆用。這種雙腔結構的制氫系統應用比較廣泛[23]。千年電池公司開發的Hydrogen on DemandTM硼氫化鈉制氫系統采用的便是這種雙腔結構系統[3]。這種雙腔制氫系統的優點是反應后的殘液不返回燃料罐，使燃料罐內的燃料濃度始終保持不變，即進入反應器的NaBH4水溶液的濃度保持不變，使得產氫速率不受濃度因素影響，在一定燃料流量和溫度下，可使產氫速率穩定。其缺點是，經過反應器后未反應的燃料與反應產物進入殘液罐不能循環利用；殘液罐的體積與燃料罐的體積相當，使得整個系統的能量密度大大降低；燃料的溫度始終保持在低溫下，燃料進入反應器時對催化劑有冷卻作用，使反應溫度不能進一步提高。
為了提高制氫系統的儲氫密度，劉賓虹[24]用薄膜將雙腔制氫系統中的燃料罐和殘液罐兩個空間進行分割。使得新鮮溶液和反應后殘液共享空間而不多占體積。這樣就使得系統在任何時候都能達到體積最小化。而且，共享空間的燃料罐和殘液罐采用軟質包裝袋，在生產、儲運等過程中，硼氫化鈉或硼氫化鈉與穩定劑的混合物以固體形式封裝在軟包裝袋中，使用前再注入水配成溶液，從而能使使用前發生器的體積始終保持在最小。因此，這種硼氫化鈉氫發生器在重量和體積儲氫密度上都比其它氫發生系統有優勢。
由于溫度對硼氫化鈉反應速度也有較大的影響[25]。根據Kreevoy等[25]的研究成果，這一速度可由經驗式[式（2）]
計算：lgt1/2=pH值－(0.034T－1.92)（2）
式中，t1/2是半衰期（NaBH4水溶液分解1/2所耗費的時間），min；T是絕對溫度，K。
而硼氫化鈉水解產生氫氣的反應又是一個放熱反應[7]，反應后的殘液溫度會比較高。因此，在這種新鮮溶液和殘液共享空間的裝置中[24]，熱的殘液會通過隔膜加熱隔膜另一側的新鮮溶液，從而加速新鮮溶液的分解，產生的氫氣一方面會隨著新鮮溶液流進反應管，從而影響新鮮溶液的正常流速；另一方面如果產生的氫氣量較大，還會使得軟質包裝袋破裂。因此，這種裝置在實際應用中應該解決新鮮溶液受熱分解問題。而在專利中作者未提到硼氫化鈉新鮮溶液受熱分解問題。王亞權[14]在硼氫化鈉制氫反應器上設置一個置于殼體內的蒸發室和一個置于殼體外的冷凝室以及它們之間的連通管構成的雙室連管氣液環流換熱器，從而使得反應器中硼氫化物水解放出的大量熱量及時有效地排出，同時又可以確保反應器內的硼氫化鈉溶液不沸騰。
為了克服雙腔制氫系統的缺點，肖鋼等[26－27]設計出一種新型的單腔NaBH4水解供氫裝置，如圖2所示，該裝置由燃料罐、管式反應器和過濾器組成；燃料罐中的溶液為硼氫化鈉水溶液，燃料罐底部通過管道依次連接輸液泵和管式反應器，管式反應器出口連接至安裝在燃料罐上部的過濾器，燃料罐上部氣體出口通過供氫管道與燃料電池相連。該裝置由于不需要設置殘液罐，系統的空間體積更小，使得整個系統的能量密度大大提高。但是隨著反應進行，燃料罐中的溶液濃度在不斷降低，產氫速度在不斷下降。
武漢大學的楊漢西等[28]設計了一種氫氣的制備方法及裝置。該裝置也屬于單腔制氫系統，包括反應液容器、與反應液容器連通的催化反應管和與催化反應管連通的儲氣管。儲氣管上安裝有壓力閥。當儲氣管內氫氣壓力超過閥定值時，管內氣體反向壓縮催化反應管內反應液返回容器中，導致反應減速或停止。這種裝置可以通過壓力來調節氫氣的生成速率，能夠滿足按需供氫的要求。然而這種裝置不能大幅度傾斜、翻轉、倒置，否則反應液將無法隨著壓力變化而進入反應管或者返回容器中，導致反應無法控制。其它通過壓力來控制氫氣生成速率的裝置還有肖鋼等[29－31]設計的幾種反應器。
肖鋼等[32]設計了一種液體自動流入裝置，如圖3所示，是一種包括殼體、設于殼體上的控制閥以及設于殼體內部且套在控制閥上并密封固定的彈性囊體。使用該裝置時，將保險環拆下后，拉出閥針，將與其配套的接口插入，在接口插入力的壓動下，閥芯壓動彈簧移動，直到孔道露出，彈性囊體內的溶液在彈性囊體自身收縮力的作用下，將其內部的液體壓出，使其以比較恒定的速度流入反應室內，與催化劑接觸反應制氫，實現自動供液。同時，無論裝置如何放置、顛簸，彈性囊體自身的收縮力都能保證其內部的液體流出。這種裝置結構簡單，可以自動供液，具備萬向性供液的優點，從而使用性大大增強。
2.2固體硼氫化鈉制氫系統
固體硼氫化鈉制氫系統大都采用酸作為催化劑，直接接觸固體化學氫化物產生氫氣[13,15]。固體硼氫化物儲存于第一室，酸性試劑存在于第二室。酸性試劑可包括無機酸如鹽酸、硫酸和磷酸，和有機酸如乙酸、甲酸、馬來酸、檸檬酸和酒石酸，或它們的混合物。并且向酸溶液中加入了二次水溶性過渡金屬催化劑，如鈷、鎳、銅的氯化物鹽，以進一步催化反應。
在固體硼氫化鈉制氫系統中，燃料穩定性較高。另外，通過改變燃料和酸的具體選擇可以優化氫產生系統的能量密度。但是需要考慮NaBO2的結晶問題。最初反應時，當水分子接觸硼氫化鈉顆粒時，由于硼氫化鈉的酸催化水解，產生氫氣和NaBO2。然而，在25℃下NaBO2在水中的溶解度只有0.28 g/g(H2O)，容易形成結晶。隨著反應的進行，可在硼氫化鈉芯上堆積一層偏硼酸鈉結晶層。
以后的反應取決于有效滲透偏硼酸鈉結晶層到達硼氫化鈉芯的水量。當需要較高的氫氣生成速率時，酸性試劑和水能否及時通過偏硼酸鈉結晶層滲透到硼氫化鈉芯與硼氫化鈉進行反應，是一個需要考慮的問題。
美國吉萊特公司采用粒料、小片、圓柱體、層針或管狀固體硼氫化鈉制氫，通過控制到達固體氫氣源的流體（水或水蒸氣）的量來控制氫氣的生成量，該裝置適合于便攜式場合使用[34]。所采用的催化劑組分過渡金屬鹽，如釕或鈷鹽，可以是流體組分，或者催化劑可以分布在毛細材料上，溶解在其內或者涂布在其上。毛細材料是親水的纖維聚合物；毛細材料和固體氫化物在固體氫氣源內的結合可形成毛細材料的一些區域和固體氫化物區域。毛細材料可導引毛細流體到固體氫化物上，通過在整個固體氫氣源的體積內更全面地分配流體而更加完全地消耗固體氫化物，從而可使得包含在發生器內的材料更完全轉化成氫氣。
劉賓虹等[33]設計出一種固體硼氫化鈉供氫系統，采用固體硼氫化鈉制氫，同時充分利用燃料電池發電所產生的水分。如圖4所示，該系統由兩個燃料容器A和B以及儲氫罐組成。容器B中裝有固體硼氫化鈉與氫氧化鈉的混合物，能吸收燃料電池尾氣中的水分而溶解形成溶液；容器A用以儲存硼氫化鈉溶液；儲氫罐中裝有可在常溫工作的儲氫材料。通過控制閥門V12可將容器A中的氫氣放空或導入儲氫罐內被儲氫材料吸收，從而造成容器A的負壓，通過控制閥門V11使容器B中的硼氫化鈉溶液順利流入容器A內儲存，由此可為接下來的氫氣發生步驟延續不斷地提供原料硼氫化鈉溶液。該系統能夠克服過量的水所導致的硼氫化鈉供氫系統效率下降的問題，能夠方便、快捷、可控的對燃料電池提供氫源。
美國能源部（DOE）的研究表明，儲氫器的能量密度必須滿足兩方面的條件，即質量儲氫密度達到6.5％，體積儲氫密度達到62 kg/m3，才具有實用價值[35]。為了提高儲氫器的能量密度，無論是液體硼氫化鈉制氫系統還是固體硼氫化鈉制氫系統，其主要發展方向都是提高制氫裝置空間利用率，從而提高系統儲氫密度。除此之外，增強供氫系統的實用性，如按需供氫、結構簡單、具備萬向性等，也成為另外一個重要研究方向。
3·硼氫化鈉制氫凈化系統
由于pH值對硼氫化鈉水解速度有很大影響，當pH值為8時，即使在常溫下，經0.5 min，NaBH4就水解掉一半[36]。因此，平時必須將NaBH4溶液保持在強堿性溶液中。在pH值為14和室溫下，硼氫化鈉的半衰期長達430天，對實際應用已足夠。
雖然從反應式來看，氫氣是硼氫化鈉水解反應所產生的唯一氣體。但在實際反應中，由于反應速度較快和很大的熱效應，溶液在與催化劑的接觸處溫度達60～80℃，甚至更高。氫氣從溶液中逸出過程中攜帶了大量水蒸氣和溶液的霧狀液滴。有5%～10%的溶液在反應過程中被氫氣攜帶出去。如果氫氣提供給質子交換膜燃料電池，雖然其中的水分是燃料電池所需要的，但其中含有的Na+、OH－、BH4－及B(OH)4－等堿性離子將會對PEMFC的性能產生影響。簡單來說，硼氫化鈉溶液帶有較強的堿性，因此所產氫氣由于夾帶了大量的液滴呈較強的堿性。而PEMFC是酸性環境，使用這樣的氫氣會嚴重影響PEMFC的性能及壽命。因此必須除去硼氫化鈉水解反應所產氣體中的霧狀液滴，進行良好的氣液分離，以消除雜質對燃料電池的影響。
對于硼氫化鈉水解產生氫氣的凈化，一般采用水洗滌、酸洗滌、固體除堿劑、膜分離等方法，或者將幾種方法結合起來對氫氣進行凈化。雅馬莫托等[13]公開了一種氫氣發生器系統，該系統包括一個或多個可滲透膜，使得氫氣可以通過該膜而阻止水溶液通過該膜。該系統雖然在一定程度上解決了燃料電池的除堿問題，但是膜兩側有較大的壓力差，對氫氣發生器的材質和密封有較高的要求。因為膜兩側大的壓差增加了硼氫化物反應液單獨依靠重力流入反應器的難度。另外可滲透膜容易堵塞，需要定期清理和更換，不易于日常維護。
問立寧等[37]在硼氫化鈉制氫裝置中設置了洗氣瓶，洗氣瓶中裝有純凈水、酸液（鹽酸、稀硫酸、磷酸或有機酸等）和泡沫金屬等，采用水洗或者酸洗的方式對氫氣進行凈化。黃岳祥等[38]采用氣水分離器和裝有干燥劑的凈化器對氫氣進行凈化。專利[26-27]報道了采用氣液分離裝置和過濾器來完成氫氣的凈化過程。該氣液分離裝置為燃料罐內藏式，由泡沫鎳或多孔陶瓷構成氣液分離元件，在其上完成氫氣和其夾帶的堿液的第一次分離。過濾器由多孔材料和吸收劑組成。吸收劑采用酸堿中和的原理，利用酒石酸、磷酸、乙酸、硫酸等吸收氫氣中夾帶的偏硼酸鈉和氫氧化鈉。但是蒸氣壓較高的酸在吸收夾帶物同時，也會隨氫氣進入燃料電池電堆，從而對其性能產生影響。同時考慮到吸收效率和安全性，以酒石酸和磷酸的混合物作吸收劑為最佳。一旦吸收劑的酸度下降，趨于中性，需更換吸收劑。
本文作者等[39－40]采用一種由洗液池、除霧裝置、固體除堿裝置組成的復合凈化裝置。洗液池中洗液為酸或水。使用時，含堿的氫氣通過氫氣入口進入洗液池，經酸洗或水洗，脫除部分堿，然后上升或通過氣路進入除霧裝置，氣體和氣體中夾帶的霧狀液滴由于慣性力的不同，存在著相對運動，在重力和離心力的作用下，液滴冷凝聚集，沉落至除霧裝置的底部，凈化后的氣體繼續上升或通過氣路進入固體除堿裝置，通過多孔支撐層上的除堿劑繼續脫除堿，得到純凈的氫氣并從氫氣出口排出。這種凈化裝置使用和更換方便，能有效除掉硼氫化物水解所產生氫氣中夾帶的堿液，可大規模應用于燃料電池等領域。
上述幾種采用酸洗或者水洗的凈化裝置，都存在安全隱患。以酒石酸、磷酸、乙酸、硫酸等作為吸收劑的凈化系統，一旦吸收劑泄漏，強酸容易與硼氫化鈉反應生成劇毒的硼烷，弱酸則會加快硼氫化鈉的水解，嚴重時會使得整個裝置發生爆炸。而且采用酸作為吸收劑時，凈化系統不能翻轉倒置，否則酸液一旦倒流，與硼氫化鈉溶液混合后，使得硼氫化鈉劇烈分解，產生爆炸。采用水洗的凈化裝置，一旦氫氣出口被堵塞或者氫氣用量減小，導致氫氣出口側壓力增高時，都會使得凈化用的水倒流至反應裝置中，從而失去凈化效果，此外還會與硼氫化鈉發生反應，嚴重時引起爆炸。
因此，研制一種高效固體除堿劑，避免采用水洗或者酸洗的方式，是凈化系統最需要解決的問題。一旦研制出這種高效固體除堿劑，既能有效避免酸液倒流引起的爆炸隱患，又使得除堿裝置可以翻轉倒置。因此在硼氫化鈉供氫的燃料電池電源中，這種固體除堿裝置的研制最為迫切。
4·發展趨勢
NaBH4的高昂價格日益成為制約硼氫化鈉供氫燃料電池實際應用的瓶頸。隨著硼氫化鈉作為儲氫材料越來越受到關注，硼氫化鈉低成本制備工藝的研究也日益受到重視。硼氫化鈉低成本制備工藝主要有偏硼酸鈉電解還原制備硼氫化鈉[41－46]、機械化學法制備硼氫化鈉[47－48]等。許多公司，如美國千年公司，希望將硼氫化鈉供氫技術進行商業化，他們正在努力解決上述生產成本問題，即價格與能量兩方面的問題。由于受全球金融危機的影響，千年公司已于2008年宣布破產[49]，在一定程度上也將影響硼氫化鈉生產成本問題的解決進度。除了降低硼氫化鈉的生產成本外，采用純度較低的硼氫化鈉或者硼氫化鈉溶液也是一個解決的辦法。雅馬莫托[50]采用常規硼氫化鈉合成得到的反應混合物硼氫化鈉和醇鈉在液態烴中的漿液的硼氫化銨或硼烷銨來作為燃料電池的氫源。由于避免了采用純的硼氫化鈉，因此，成本也將大大降低。
5·結語
硼氫化鈉制氫是一種具有獨特優勢的供氫方式，尤其適用于小型應用和軍事應用。這項技術在多種燃料電池上已經實現了初步應用。硼氫化鈉水解制氫催化劑、反應器、凈化系統等關鍵技術已經在實用化方面取得了較大的突破。但硼氫化鈉較高的制備成本制約著該項技術的發展。一旦硼氫化鈉的低成本制備工藝取得突破，并且實現工業化，硼氫化鈉將會是一個非常有用的氫載體，屆時，人們可以在很多場合使用到硼氫化鈉供氫的燃料電池電源。