[實(shí)用新型]一種用于制氫的三元系鋁鋰合金制備裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220209324.2
• 申請(qǐng)日: 2012-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202667613U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范美強(qiáng);舒康穎;田光磊;陳達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): B22D21/04
• 分類號(hào): B22D21/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于制氫的三元系鋁鋰合金制備裝置。

背景技術(shù)

金屬鋁水解制氫是便攜式燃料電池的理想氫源。金屬鋁資源豐富、價(jià)格低廉、理論儲(chǔ)氫量高，但普通鋁粉表面包覆致密的氧化鋁而阻值鋁的完全反應(yīng)。在過(guò)去的幾十年，科研人員探索了眾多方法，有效降低了鋁水解溫度、提高反應(yīng)速率等，并開(kāi)發(fā)了相關(guān)的制氫裝置。鋁與低熔點(diǎn)金屬如Bi、Sn、Ga和In形成合金是提高鋁活性的有效途徑之一。該類鋁合金可在中性熱水溶液中析出大量的氫氣。若在鋁合金中進(jìn)一步添加金屬鋰，三元鋁鋰合金不但在常溫甚至低溫迅速水解產(chǎn)生氫氣，而且提高了鋁合金單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫值。金屬鋰水解反應(yīng)可釋放大量的熱量和氫氣，其水解產(chǎn)物L(fēng)iOH能改善鋁水解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性能。因此，三元系鋁鋰合金是非常有前景的制氫材料。

目前，大量文獻(xiàn)和專利重點(diǎn)介紹了鋁合金的成分設(shè)計(jì)，而對(duì)鋁合金制備裝置和方法介紹較少。專利(CN101886197A)提供了一種鋁鋰釤合金及其熔鹽電解制備方法。在電解爐內(nèi)，以LiCl+KCl為電解質(zhì)體系，加熱全630℃熔融；將Sm₂O₃粉末與AlCl₃混合均勻后壓片，以顆粒的形式加入到熔鹽中，使各電解質(zhì)的質(zhì)量配比為AlCl₃∶LiCl∶KCl＝6.2～11.0％∶44.5～46.9％∶44.5～46.9％，Sm₂O₃的加入量為電解質(zhì)熔鹽重量的1％；以金屬鉬為陰極，石墨為陽(yáng)極，電解溫度630～720℃，陰極電流密度為6.4A/cm²，陽(yáng)極電流密度0.5A/cm²，經(jīng)2～6小時(shí)的電解，在熔鹽電解槽陰極附近沉積出Al-Li-Sm合金。專利(CN101648265)公開(kāi)了一種鋁鋰中間合金的制備方法，包括制備鋰金屬液；將所述鋰金屬液和鋁金屬液送入半連續(xù)鑄造機(jī)的熔煉爐混合；將所述混合后的金屬液從所述熔煉爐送入半連續(xù)鑄造機(jī)的結(jié)晶器內(nèi)鑄錠，鑄錠時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.01T～0.05T、鑄造溫度為700℃～900℃。專利(CN101948092A)介紹了采用機(jī)械球磨法或熔煉法制得鋁鈣合金，通過(guò)改變合金中各成分的百分比來(lái)調(diào)節(jié)制氫速率和產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、合金活性高的三元系鋁鋰合金制備裝置。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所提供的技術(shù)方案是：

1.一種用于制氫的三元系鋁鋰合金制備裝置及方法，所述的三元系鋁鋰合金制備裝置包括外殼、2個(gè)等體積的合金制備容器、1個(gè)模具；外殼頂部有2個(gè)加料口，每個(gè)加料口與合金制備容器相連，外殼頂部設(shè)有不銹鋼管；不銹鋼管通過(guò)三通、不銹鋼閥連接真空泵和氬氣瓶；外殼底部有氬氣出口和控制閥；合金制備容器底部連接電加熱絲、熱電偶和溫度控制儀；合金制備容器外圍包覆耐隔熱層；合金制備容器頂部有加料口和加料管；合金制備容器底部連接耐高溫管、控制閥；合金制備容器與模具之間的高度差依次為合金制備容器的高度；2個(gè)合金制備容器之間、合金制備容器與模具之間連接耐高溫管，耐高溫管與水平位置呈現(xiàn)45～70°角度。

所述的模具底部連接散熱片，散熱片連接不銹鋼水管。

本發(fā)明提供的三元系鋁鋰合金制備裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易維護(hù)、操作方便。

2)三元系鋁鋰合金成分混合均勻，快速冷卻，合金活性高。

3)本發(fā)明適用于三元系鋁鋰合金制備，也實(shí)用于其它三元系合金制備。

綜上所述，利用本發(fā)明提供的三元系鋁鋰合金制備裝置可獲得高活性的鋁合金。該類合金可直接與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，也可以與硼氫化物如硼氫化鈉混合，改善硼氫化鈉的水解動(dòng)力學(xué)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明合金制備裝置的示意圖。

圖中，1-氬氣瓶，2-真空泵，3-合金制備裝置外殼，4-合金制備容器，5-熱電偶，6-電加熱絲，7-溫度控制儀，8-控制閥，9-耐高溫管，10-模具，11-散熱片，12-冷凝水管，13-氬氣出口管，14-金屬加料口上蓋，15-金屬加料口下蓋。

實(shí)施例一、

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

請(qǐng)參閱附圖1。

實(shí)施例1

一種用于制氫的三元系鋁鋰合金制備裝置(包括外殼、2個(gè)等體積的合金制備容器、1個(gè)模具；外殼頂部有2個(gè)加料口，每個(gè)加料口與合金制備容器相連，外殼頂部設(shè)有不銹鋼管；不銹鋼管通過(guò)三通、不銹鋼閥連接真空泵和氬氣瓶；外殼底部有氬氣出口和控制閥；合金制備容器底部連接電加熱絲、熱電偶和溫度控制儀；合金制備容器外圍包覆耐隔熱層；合金制備容器頂部有加料口和加料管；合金制備容器底部連接耐高溫管、控制閥；2個(gè)合金制備容器之間、合金制備容器與模具之間連接耐高溫管，耐高溫管與水平位置呈現(xiàn)45～70°角度。