(57)【要約】【課題】本発明が解決する課題は、従来の水素化ホウ素ナトリウム合成から得られる反応混合物を使用して、燃料電池のための水素源を製造する、より効率的な方法を提供することである。【解決手段】アンモニウム塩を、液体炭化水素中の水素化ホウ素ナトリウムおよびナトリウムアルコキシドのスラリーに添加することにより、燃料電池のための水素源を調製する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体炭化水素中の水素化ホウ素ナトリウムおよびナトリウムアルコキシドのスラリーから燃料電池のための水素源を製造する方法であって；前記スラリーを、０．９９〜１．０１当量のＮＲ４（Ｘ）ならびに水およびメタノールから選択される少なくとも１つの溶媒と組み合わせることを含み；前記式中、Ｘはハライド、ヒドロキシド、アルコキシド、アセテートまたはプロピオネートであり；および各Ｒは独立して水素、アルキル、アリールまたはアラルキルである方法。
【請求項２】
前記の少なくとも１つの溶媒が水である請求項１記載の方法。
【請求項３】
ナトリウムアルコキシドがナトリウムメトキシドである請求項２記載の方法。
【請求項４】
液体炭化水素が鉱油である請求項３記載の方法。
【請求項５】
Ｘがクロリド、ブロミド、ヨージド、ヒドロキシド、メトキシド、エトキシド、アセテートまたはプロピオネートであり；および各Ｒが独立して、水素、Ｃ１−Ｃ１０アルキル、フェニル、ベンジルまたはトリルである請求項４記載の方法。
【請求項６】
各Ｒが水素であり、および反応温度が０℃〜１００℃である請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記の少なくとも１つの溶媒がメタノールである請求項１記載の方法。
【請求項８】
ナトリウムアルコキシドがナトリウムメトキシドであり、および液体炭化水素が鉱油である請求項７記載の方法。
【請求項９】
Ｘがクロリド、ブロミド、ヨージド、ヒドロキシド、メトキシド、エトキシド、アセテートまたはプロピオネートであり；および各Ｒが独立して、水素、Ｃ１−Ｃ１０アルキル、フェニル、ベンジルまたはトリルである請求項８記載の方法。
【請求項１０】
各Ｒが水素であり、および反応温度が０℃〜１００℃である請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、水素化ホウ素アンモニウムまたはアンモニウムボラン（ａｍｍｏｎｉｕｍｕ  ｂｏｒａｎｅ）を含む、燃料電池のための水素源を、液体炭化水素中の水素化ホウ素ナトリウムおよびナトリウムアルコキシドのスラリーから調製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素化ホウ素アンモニウムを液体水素化ホウ素ナトリウム（ＬＳＢＨ）または固体水素化ホウ素ナトリウム製品から製造する方法は公知であるが、それらは、出発物質として精製された水素化ホウ素ナトリウム製品または非商業的な反応混合物を使用する点で非効率的である。例えば、米国特許第２，７５６，２５９号は水素化ホウ素ナトリウムおよびナトリウムアルコキシドを含有する「乾燥」反応混合物からの水素化ホウ素アンモニウムの製造を記載している。
【特許文献１】米国特許第２，７５６，２５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決する課題は、従来の水素化ホウ素ナトリウム合成から得られる反応混合物を使用して、燃料電池のための水素源を製造する、より効率的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、液体炭化水素中の水素化ホウ素ナトリウムおよびナトリウムアルコキシドのスラリーから燃料電池のための水素源を製造する方法に関する。この方法は、前記スラリーを、０．９９〜１．０１当量のＮＲ４（Ｘ）ならびに水およびメタノールからなる群から選択される少なくとも１つの溶媒と組み合わせることを含み；前記式中、Ｘはハライド、ヒドロキシド、アルコキシド、アセテートまたはプロピオネートであり；および各Ｒは独立して水素、アルキル、アリールまたはアラルキルである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
特に他に記載しない限り、本明細書における全てのパーセントは重量パーセントとして記載され、温度は℃である。
【０００６】
「アラルキル」基は、アリール基により置換されたアルキル基、例えば、ベンジル、フェニルエチルなどである。「アルキル」基は、１〜２０個の炭素原子を有する飽和ヒドロカルビル基であり、直鎖、分岐または環状であってよい。本発明のいくつかの実施形態において、アルキル基は直鎖または分岐であるか、あるいはそれらは直鎖である。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子、あるいは１〜６個の炭素原子、あるいは１〜４個の炭素原子を有する。「アリール」基は、芳香族炭化水素化合物から導かれる置換基である。アリール基は合計６〜２０個の環原子を有し、１以上の、別々のまたは縮合した環を有し、アルキルまたはハロ基で置換されていてもよい。本発明のいくつかの実施形態において、アリール基はフェニルまたはトリル基である。
【０００７】
理論に拘束されることを望まないが、水素化ホウ素ナトリウムの非置換アンモニウム塩との反応により、水素化ホウ素アンモニウム（ＮＨ４ＢＨ４）が生じ、−４０℃より高い温度では、水素化ホウ素アンモニウムは、アンモニウムボラン（ＮＨ３ＢＨ３）および水素ガスに、部分的または完全に分解すると考えられる。反応温度および生成物が維持される温度に応じて、生成物は、水素化ホウ素アンモニウム、アンモニウムボラン、またはその混合物を含み得る。置換アンモニウム塩が出発物質として使用される場合、置換水素化ホウ素アンモニウム生成物は安定である。
【０００８】
ＮＲ４ＢＨ４またはＮＲ４（Ｘ）における各「Ｒ」基は、独立して、水素、アルキル、アリールまたはアラルキルであり；即ち、異なるアルキル、アリールまたはアラルキル基の混合物が存在してもよいし、あるいはこれらの基は同じであってもよい。本発明のいくつかの実施形態において、各Ｒは独立して、水素、Ｃ１−Ｃ１０アルキル、フェニル、トリルまたはベンジルであるか；あるいは水素またはＣ１−Ｃ６アルキルであるか、あるいは水素またはＣ１−Ｃ４アルキルである。本発明のいくつかの実施形態において、各Ｒは同じ基、好ましくは同じアルキル基である。本発明のいくつかの実施形態において、各Ｒは水素である。即ち、ＮＲ４は非置換アンモニウムＮＨ４である。
【０００９】
本発明において使用される液体炭化水素は、２５℃で液体である任意の炭化水素である。好適な炭化水素としては、アルカン、例えば鉱油；および芳香族化合物が挙げられる。鉱油が特に好ましい。好ましくは、最初のスラリー中の液体炭化水素の量は、０．０１Ｌ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜１０Ｌ／ｇ（ＮａＢＨ４）、あるいは０．２Ｌ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜１Ｌ／ｇ（ＮａＢＨ４）である。
【００１０】
Ｘがアルコキシドである本発明の実施形態において、アルコキシドはＣ１−Ｃ１２アルコキシド、あるいはＣ１−Ｃ８アルコキシド、あるいはＣ１−Ｃ４アルコキシドである。好ましい実施形態において、アルコキシドはメトキシド、エトキシド、イソプロポキシドまたはｔ−ブトキシドである。メトキシドが特に好ましい。本発明のいくつかの実施形態において、Ｘはハライド、ヒドロキシド、Ｃ１−Ｃ４アルコキシド、アセテートまたはプロピオネートであるか；あるいはクロリド、ブロミド、ヨージド、ヒドロキシド、メトキシド、エトキシド、アセテートまたはプロピオネートである。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態において、使用されるアンモニウム塩ＮＲ４（Ｘ）の量は、スラリー中の水素化ホウ素ナトリウムの量に対して、０．９９５〜１．００５当量、あるいは約１当量である。本発明のいくつかの実施形態において、スラリー中のナトリウムアルコキシドおよび水素化ホウ素ナトリウムは、約３：１（アルコキシド：ホウ化水素）のモル比である。
【００１２】
混合炭化水素／水媒体において起こる、ナトリウムアルコキシド（ＮａＢＨ４に対して３：１で存在、ＮａＯＲ１と表示）との反応を説明する式は、次のとおりである。
【００１３】
【化１】
2009040677.tif 000002
【００１４】
ＮＲ４ＢＨ４は水／炭化水素反応媒体中に不溶性であり、従って、沈殿を形成する。ＮａＸも、Ｘの性質によっては不溶性であり得る。ＮａＸが可溶性である場合、ＭＢＨ４は濾過により単離することができ、濾液は、炭化水素相、および、水またはメタノールのどちらが添加されるかによって、それぞれ含水アルコール／ＮａＸ相またはアルコール／ＮａＸ相を含有する。ＮａＸが不溶性である場合は、純粋なＮＲ４ＢＨ４を得るために、例えば、水での洗浄などによるさらなる分離が必要である。
【００１５】
好ましくは、反応温度は−１００℃〜１００℃である。いくつかの実施形態において、メタノールが溶媒であり、温度は少なくとも−８０℃、あるいは少なくとも−７０℃、あるいは少なくとも−６０℃であり；−４０℃以下である。各Ｒが水素である場合、水素化ホウ素アンモニウムが形成され、かつ−４０℃以下の温度で安定を保つことができると考えられる。水素化ホウ素アンモニウムが生成物として望ましい場合は、これらの低温を維持する必要がある。固体水素化ホウ素アンモニウムはメタノールから析出し、低温濾過により集めることができる。水素化ホウ素アンモニウムのアンモニウムボランへの変換が不都合ではない他の実施形態においては、反応温度は−１０℃〜１００℃である。いくつかの実施形態において、反応温度は少なくとも０℃、あるいは少なくとも１０℃、あるいは少なくとも２０℃であり；反応温度は８０℃以下、あるいは７０℃以下、あるいは６０℃以下である。水が添加される実施形態において、好ましくは、添加される水の量は３８ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜６８ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）、あるいは４３ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜５３ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）である。メタノールが添加される実施形態において、好ましくは、添加されるメタノールの量は、３８ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜６８ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）、あるいは４３ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）〜５３ｇ／ｇ（ＮａＢＨ４）である。
【００１６】
スラリー中のナトリウムアルコキシド（ＮａＯＲ１）は、好ましくは、Ｃ１−Ｃ１２アルコキシド、あるいはＣ１−Ｃ８アルコキシド、あるいはＣ１−Ｃ４アルコキシドである。好ましい実施形態において、アルコキシドは、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシドまたはｔ−ブトキシドである。メトキシドが特に好ましい。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態において、ＮＲ４（Ｘ）およびメタノールおよび／または水が一緒にスラリーに添加される。ＮＲ４（Ｘ）をメタノールおよび／または水中に溶解またはスラリー化することができる。必要な場合には、取り扱いを容易にするために、追加のメタノールおよび／または水を添加してもよい。
【外国語明細書】
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2009040677000002.pdf
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