[發(fā)明專利]一種改善Mg2Ni基儲氫合金儲氫性能的復合添加劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310076716.5
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103173656A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 韓樹民;趙鑫;李媛;楊淑琴
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續(xù)京沙

技術領域本發(fā)明屬于功能材料領域，特別涉及一種儲氫合金的添加劑及其制備方法。

背景技術在眾多儲氫合金材料中，鎂基儲氫合金是極具實用價值的儲氫材料之一。因為金屬鎂作為一種儲氫材料具有儲氫容量高（7.6wt.%）、吸放氫平臺好、資源豐富和價格低廉等優(yōu)點。但是鎂作為儲氫材料，其吸放氫條件比較苛刻，Mg與H₂的反應需在300～400℃及4～10MPa氫氣氛下才能緩慢生成MgH₂。其氫化物在0.1MPa氫氣氛下的解離溫度為287℃，而且反應速率緩慢，使其在實際應用中受到限制。為了改善鎂的儲氫性能，人們將過渡金屬元素與鎂制備成合金，其中最為典型的是Mg₂Ni合金。Mg₂Ni在200℃及1.4MPa氫氣氣氛下即能與氫發(fā)生反應，其最大吸氫量為3.6wt.%；這是由于Mg與Ni形成穩(wěn)定的晶胞，改變了Mg的吸放氫機制。但是，Mg₂Ni合金存在的主要問題是放氫困難，一般需要在300℃以上的高溫，且吸放氫速率較為緩慢。

中國201110149026.7號發(fā)明專利公開了一種新型鎂鎳基儲氫材料及其制備方法，這種材料成分為2MgNi-xB（x=1%-15%）。將鎂元素與鎳按原子比2:1配比，再按上述質量百分比添加不同含量的硼元素，以機械球磨方式合成儲氫合金。所述材料相比Mg₂Ni有較高儲氫量及較快的吸氫速率。而對于Mg₂Ni合金放氫性能的改善，研究[Delogu?F,Mulas?G,Int?J?Hydrogen?Energy3026,34(2009)]通過感應熔煉法將稀土元素La加入Mg₂Ni合金中，形成了LaMg₂Ni三元單相合金，該合金在較低溫度下的吸氫動力學性能優(yōu)良，并且其放氫性能與Mg₂Ni合金相比也有明顯改善。上述專利所述及的改善Mg₂Ni合金儲氫性能的方法均在一定程度上提高了合金的吸氫性能，但是并不能明顯改善合金的放氫性能。而形成三元單相合金雖然降低了合金的放氫溫度，但是受稀土元素原子量較大的影響，LaMg₂Ni三元單相合金的最大儲氫容量也明顯降低（約1.98wt.%），大大降低了Mg₂Ni基合金的實際應用價值。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝設備簡單，能源消耗少，制備成本低，能明顯改善儲氫性能的Mg₂Ni基儲氫合金復合添加劑及其制備方法。本發(fā)明主要是將稀土氫化物及過渡金屬氫化物通過球磨處理，制備得到一種新的儲氫合金復合添加劑。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明的Mg₂Ni基儲氫合金復合添加劑是由如下重量百分比wt.%的成分組成：稀土氫化物10～90，過渡金屬氫化物90～10。所述稀土氫化物為粒度在50～500微米間的稀土元素La、Ce、Pr和Nd氫化物中的一種或幾種，所添加稀土元素為幾種時，各元素質量比例為1:1；過渡金屬氫化物為粒度在50～500微米間的Ti、Zr和Nb元素氫化物中的一種或幾種，所添加過渡金屬氫化物為幾種時，各氫化物質量比例為1:1。

上述Mg₂Ni基儲氫合金復合添加劑的制備方法：

在99.99%高純氬氣氛保護下，將稀土氫化物粉末和過渡金屬化合物粉末加入球磨罐中，將球磨罐置于球磨機中進行球磨處理，磨球材質為不銹鋼，球料比為10～20:1，球磨轉速為800～1200rpm，球磨時間為2～4h。

上述Mg₂Ni基儲氫合金復合添加劑的使用方法：

將上述制備好的復合添加劑與充分氫化的Mg₂Ni合金按質量比1:9的比例均勻混合后置于球磨罐中，在氬氣氣氛保護下進行球磨處理，磨球材質為不銹鋼，球料比為10～20:1，球磨機轉速為800～1200rpm，球磨時間為2～4h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的復合添加劑綜合了過渡金屬元素及稀土金屬元素對鎂基儲氫合金的催化特性，能明顯降低儲氫材料的初始脫氫溫度和提高材料吸放氫速率。

2、制備工藝和設備簡單，能源消耗少，制備成本低，易于產業(yè)化和推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1獲得的Mg₂Ni+10wt.%LaH₃-TiH₂儲氫復合材料的TPD曲線。