[發明專利]一種用于制氫的鋁合金成分設計及制備方法

無效

• 申請號: 201010293626.8
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN102011030A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 范美強;沈杭燕;陳達;柴文祥;田光磊
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C24/00;C22C1/02
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于氫氣制備技術領域，特別是涉及一種適用于制氫的鋁鋁鋰多元合金及制備方法。

背景技術

氫是一種高效、清潔、有應用前景的載能體，其最佳利用方式是燃料電池發電，產物為水，對環境沒有任何污染(零排放)。從燃料電池的市場發展分析，燃料電池會在一些小功率領域如便攜式應急電源，通訊工具等領域率先得到應用。但燃料電池應用的關鍵瓶頸在于安全高效氫源的選擇問題。雖然燃料電池的氫源選擇眾多，如高壓儲氫、液氫儲存、合金儲氫等，但均存在一些問題，無法實現商業化應用。最近幾年，國際上趨向開發制氫-儲氫一體化的燃料電池用便攜式氫源系統，要求所采用的制氫-儲氫材料產氫量較高，反應條件溫和，同時要求制氫反應系統設計較為簡單。在眾多的制氫-儲氫材料中，金屬鋁具有資源豐富、價格低廉、水解產氫量高(1245ml/1g?Al)、反應在溫和條件進行、產物可循環利用、無有毒氣體等優點，是解決氫氣儲存的理想途徑之一。

國內外大量文獻/專利介紹了鋁合金制氫技術及裝置的研究。哈爾濱工業大學史鵬飛組[J?Power?Sources，2008，181，144-148]采用鋁與氫氧化鈉溶液反應制取氫氣，并開發簡易制氫裝置，實現微型燃料電池正常工作5h。2007年美國Purdue大學Woodall[US?patent，1982，4358291]開發了基于鋁鎵合金(GaAl₂₈)水解制氫的便攜式氫源，儲氫值達6wt.％，能量體積密度達18kW/L。Nagira[USpatent，1988，4752463]采用高溫熔煉和快速退火制備鋁錫合金，大大提高了鋁錫合金的化學活性，該合金在常溫緩慢與水反應放出氫氣。Kravchenko[J?AlloysComp.，2005，397，59-62]介紹了鋁與多元低熔點金屬形成合金后，在82℃熱水中水解反應放出1060mL?H₂/g。

舒康穎(舒康穎，秦來順，史宏聲，柴文祥.一種用于制備氫氣的合金及制備方法，200710164411.4)介紹了鋁鋰合金的制備及制氫技術研究。該專利主要介紹了三種鋁鋰合金如AlLi、Al₂Li₃、Al₄Li₉的制備方法及水解性能，該合金在25℃時水解最大儲氫量達到13wt％。趙中偉(趙中偉，陳星宇。一種鋁鋰合金裂解水制氧的方法，CN?200910042939)以鋁鋰合金作為制氫的原料，使之與純水或水溶液反應，快速產生氫氣，鋁鋰合金成分按質量百分含量計：0.5-40wt％的金屬鋰，合金的粒度不限。利用該合金，氫氣的產率高。張寶昌(張寶昌；何明；陳錚；孟亮；王宗貞。高性能稀土鋁鋰合金，CN1062176)介紹了高性能稀土鋁鋰合金的制備方法。其特征是含有1.9--2.6％(重量)Li、2.4--3.0％(重量)銅、0.08--0.15％(重量)Zr和0.01--0.2％(重量)Ce(或La)，其余為鋁和雜質元素。

但是，金屬鋰的熔點遠遠低于金屬鋁的熔點，在合金的熔煉過程中，金屬鋰易揮發，損耗太大。而且，低鋰含量的AlLi合金水解性能不好，產氫量低。本項目采用球磨法、固相擴散與熔煉相結合，加入第三元金屬，使之在球磨過程中或者較低溫度與鋰形成合金，鋰合金再與鋁熔煉成鋁鋰多元合金，有利于降低金屬鋰在制備過程中的損失。而且加入的第三元金屬，本身能催化鋁與水的反應，可加快鋁鋰合金的水解性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低鋰損耗、制備工藝簡單、用于常溫水解制氫的鋁鋰多元合金及制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于常溫水解制氫的高活性鋁鋰多元合金，其特征在于：該合金由鋁、鋰和其它金屬組成。按重量組成計，鋁和鋰的總含量為80-99wt％，其它金屬含量為1-20wt％。

所述的其它金屬，其特征是：其它金屬必須滿足以下條件：一，易與鋰形成合金化合物；二，與鋁形成合金，該合金的標準電位高于或接近水的分解電位(1.29V)。

所述的其它金屬為鉍，錫，鎵，鋅，汞，銦，鈣，鑭金屬的一種或多種。

所述的常溫水解制氫的鋁鋰多元合金水解反應符合腐蝕電池原理，其它金屬加入提高鋁合金的化學活性。而金屬鋰水解產物氫氧化鋰改善鋁合金表面性質和溶液性質，提高鋁合金水解速率。