[發(fā)明專利]一種Al-Ga-In-Sn-Zn合金及其制備方法和應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110363208.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102409202A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董仕節(jié);羅平;常鷹;王輝虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C1/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;李南平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能給汽車提供動(dòng)力的鋁合金材料，具體涉及一種Al-Ga-In-Sn-Zn合金及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

節(jié)能與新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的焦點(diǎn)，面對(duì)全球范圍日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)和環(huán)保壓力，世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)都把發(fā)展新能源汽車作為提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力、保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大措施。近年來(lái)，太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉吹睦玫玫搅搜杆侔l(fā)展，其中氫能具有來(lái)源廣泛、清潔環(huán)保、可儲(chǔ)存和可再生等優(yōu)點(diǎn)，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗澜绺鲊?guó)均把氫能作為戰(zhàn)略能源來(lái)研究。

氫能工業(yè)化利用由于受到制氫技術(shù)、貯存技術(shù)和運(yùn)輸技術(shù)等三方面限制而難于實(shí)施。在制氫方面，現(xiàn)行工業(yè)用氫主要采用化石燃料制氫、電解水制氫和生物制氫。其中以化石燃料制氫為主，但該法95％的原料來(lái)自于化石燃料，并沒(méi)有從根本上解決能源的可持續(xù)問(wèn)題，且制氫過(guò)程仍然產(chǎn)生二氧化碳，對(duì)環(huán)境污染的改善沒(méi)有任何幫助；在貯氫方面，尚缺有效的貯氫方式。如采用氣態(tài)儲(chǔ)氫，體積龐大且能量密度低；如采用液態(tài)儲(chǔ)氫，則要求超低溫或超高壓。另外，儲(chǔ)罐制造成本高，且儲(chǔ)罐本身過(guò)重，儲(chǔ)氫量只占儲(chǔ)罐質(zhì)量的5％～7％。在氫氣運(yùn)輸方面，氫氣雖然具有較好的潛在可運(yùn)輸性，但其極易泄漏，即使真空密封的氫燃料箱，每天泄漏率尚達(dá)2％。因此，氫能的有效利用受到上述三方面的技術(shù)限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。目前，氫作為車用能源主要有兩種轉(zhuǎn)化方式：以質(zhì)子交換方式的車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和以現(xiàn)有車用內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)的氫氣內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在車載制氫技術(shù)尚未突破之前，只好采用儲(chǔ)存氫作為汽車能源，而采用儲(chǔ)存氫作為汽車能源極大的增加汽車重量，與汽車輕量化發(fā)展方向相悖，且安全性欠差。

因此，化解上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)氫能有效安全利用的途徑之一，就是實(shí)現(xiàn)即時(shí)制氫。即采用廉價(jià)可控的制氫方式，隨時(shí)制氫，隨時(shí)使用?，F(xiàn)有制氫技術(shù)難以符合車載要求，所以，尋找新的制氫技術(shù)成為解決車用氫源問(wèn)題的關(guān)鍵，它不僅符合當(dāng)前及未來(lái)汽車市場(chǎng)的發(fā)展需求，而且可以有效提高相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

現(xiàn)采用較多的車載制氫方法是使用硼氫化物水解制氫，當(dāng)溶液與硼氫化物接觸時(shí)，立即產(chǎn)生氫氣，切斷溶液即終止供氫，能方便調(diào)節(jié)氫氣產(chǎn)量和氫氣產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了車載制氫和即時(shí)供氫。但該法需要昂貴的催化劑，制氫成本高，高昂的成本致使其難以規(guī)?；＝陙?lái)美國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家在鋁合金水解制氫方面開(kāi)展了諸多研究。如純鋁中添加某些金屬元素可提高其反應(yīng)活性，增強(qiáng)鋁、水反應(yīng)的同時(shí)提高氫氣的產(chǎn)量和速率，保證氫氣的即時(shí)與充足供給。所以鋁與水直接反應(yīng)制備氫氣是實(shí)現(xiàn)車載制氫的最好途徑，主要表現(xiàn)在：(1)制備過(guò)程中無(wú)碳烴化合物；(2)鋁合金與水反應(yīng)迅速，鋁合金遇水即供氫，無(wú)水即終止，既易控制又實(shí)現(xiàn)了即時(shí)制氫、按需制氫，不需要或較少儲(chǔ)氫，達(dá)到車載要求；(3)制氫僅消耗水和鋁，鋁轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁或氧化鋁，經(jīng)電解又轉(zhuǎn)換成鋁，構(gòu)成循環(huán)使用體系；(4)氫氣熱值高，約28700kcal/kg(汽油是10630kcal/kg)；(5)氫氣用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，產(chǎn)物是水，生成的水再與鋁反應(yīng)生成氫氣，構(gòu)成閉路循環(huán)工作系統(tǒng)，與開(kāi)路工作系統(tǒng)相比，減少了能耗，并充分利用了水，是極大的進(jìn)步。因此，利用鋁合金水解制氫既可實(shí)現(xiàn)即時(shí)制氫、按需制氫，滿足車載要求，又可克服目前主流制氫工藝使用碳?xì)湮锏娜毕?，?shí)現(xiàn)零污染物排放。

中國(guó)專利CN101235451A公開(kāi)了一種由10～90％的金屬鋁和10～90％的金屬鎵，通過(guò)熔融冷鑄法制備鎵鋁合金；CN101497954A公開(kāi)了采用鎵鋁兩種原料通過(guò)真空熔煉法制備鎵鋁合金。CN?101613082A公開(kāi)了采用鎵鋁兩種原料粉末通過(guò)泡沫冶金法，輔以高壓、燒結(jié)、成型等技術(shù)制備鎵鋁合金。

雖然已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道利用鋁合金水解制氫的技術(shù)，然而利用現(xiàn)有技術(shù)的合金制氫的速率和產(chǎn)氫率低，難以達(dá)到汽車高速運(yùn)行的動(dòng)力要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的鋁合金水解制氫技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種Al-Ga-In-Sn-Zn合金及其制備方法和應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)研究，最終獲得了如下技術(shù)方案：

一種Al-Ga-In-Sn-Zn合金，其特征在于：組成元素的質(zhì)量百分比(wt％)如下：

優(yōu)選地，所述的Al-Ga-In-Sn-Zn合金，其特征在于：組成元素的質(zhì)量百分比(wt％)如下：

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的Al-Ga-In-Sn-Zn合金，其特征在于：組成元素的質(zhì)量百分比(wt％)如下：