[發明專利]多元鈦鐵系貯氫合金

無效

• 申請號: 200910198223.2
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101713049A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 張金龍;孟祥海;李士爐;金航軍;葛建生
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28;C22C14/00;C01B3/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種多元鈦鐵系貯氫合金，尤其涉及一種較高貯氫容量及低成本多元鈦鐵系 貯氫合金，屬于貯氫能源材料技術領域。

背景技術

燃料電池是本世紀最有前途的高效與清潔的發電方式，燃料電池將在電動汽車、移動電 源、不間斷電源、潛艇及空間電源諸多方面有著廣泛的應用前景。隨著燃料電池和電動汽車 的迅速發展與產業化，車載氫源技術及氫能基礎設施的研究與建設已引起發達國家的廣泛關 注，而以氫為燃料的燃料電池的發展受到了其氫源技術的制約。在已開發的各種氫源中，以 貯氫合金為基礎的氫源由于其安全、高效正越來越受到人們的重視。

用金屬氫化物貯氫是氫氣貯存的重要手段。其原理是通過貯氫合金與氫氣之間進行的可 逆反應，實現氫氣的貯存與釋放。其貯存氫的密度可超過液態氫的密度，與固態氫的密度相 近。此外，還具有許多其他優點，如不需要氣體鋼瓶的高壓和液氫的低溫，可在常溫和常壓 下使用，安全性好，可以循環使用等等。

TiFe合金是AB型貯氫合金的典型代表，它在常溫下具有較大的可逆吸放氫量，氫化物 的分解壓力僅為十個大氣壓左右，接近工業實際應用；此外，該合金系是目前常溫貯氫金屬 材料中價格最低廉的，Ti和Fe兩種元素在自然界中含量豐富，很適合在工業中大規模應用， 是很有前途的貯氫合金系列。但是，TiFe系貯氫合金活化性能較差，貯氫容量仍不能滿足實 際應用要求不斷提高的需要。為解決上述問題，各國研究者做了許多工作。近年來，隨著國 內外金屬原材料的價格不斷上漲，研制相對貯氫容量較高而價格低廉貯氫合金的任務對貯氫 材料的實際應用來說尤為迫切。

發明內容

本發明的目的是提供一種多元鈦鐵系貯氫合金，是一種較高貯氫量及低成本的多元鈦鐵 系貯氫合金。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種多元鈦鐵系貯氫合金，其特征在于該合金的化學組成如下：(Ti_1-cL_c)_a(Fe_1-x-y-zCr_xM_yN_z)_b，式中，L為Zr，Hf，Mg中的一種元素，M為Ni，Ta，W，Ce，Cu中的一種元素，N 為Nb，V，Zn，Al，B中的一種元素，0.9≤a≤1.3，0.7≤b≤1.1，0.005≤c≤0.2，0.01≤x≤0.4， 0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.03。

所述的多元鈦鐵系貯氫合金，其合金組成中當M為Ni，Ta中的一種元素時，N為Zn，Al，B 中的一種元素。

所述的多元鈦鐵系貯氫合金，其合金組成中當M為W，Ce，Cu中的一種元素時，N為Nb，V 中的一種元素。

所述的多元鈦鐵系貯氫合金，其合金組成中1.0≤a≤1.2，0.85≤b≤1.05，0.005≤c≤ 0.05。

所述的多元鈦鐵系貯氫合金，其合金組成中0.03≤x≤0.2，0.005≤y≤0.03，0.005≤z ≤0.01。

所述的多元鈦鐵系貯氫合金，其合金組成中1.0≤a≤1.2，0.85≤b≤1.05，0.005≤c≤ 0.05，0.03≤x≤0.2，0.005≤y≤0.03，0.005≤z≤0.01。

本發明的多元鈦鐵系貯氫合金的制備方法是：首先可以按合金配方所確定的重量百份比 稱取10～50克或10～20公斤，實驗所用的金屬單質原料的純度均在99％以上。然后分別在 非自耗真空電弧爐或真空中頻感應爐中熔煉，熔煉時為防止氧化均在氬氣保護氣氛下進行。 采用非自耗真空電弧爐熔煉時，為保證貯氫合金成分均勻，需翻身熔煉3～4次。

本發明采用了多元合金化。多元取代后，TiFe基合金的氫化物的分解壓力從十來個大氣 壓下降到幾個大氣壓，使得該合金的吸放氫壓力條件進一步緩和。由于這些多元合金元素的 取代和它們之間的交互作用，使得本發明的多元鈦鐵系貯氫合金不僅具有較高的貯氫容量， 而且在較溫和的條件下就容易活化。另一方面本發明的多元鈦鐵系AB型貯氫合金成分設計時 采用了A側元素超出了化學計量比，有利于在基體上形成較多彌散的第二相，從而提高了合 金的活化性能。