[發明專利]一種實現MgH2微波下循環快速放氫的方法

有效

• 申請號: 201310204689.5
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103264159A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 冷海燕;魏佳;李謙;周國治
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C01B3/04;C01B6/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

????本發明涉及一種實現MgH₂微波下循環快速放氫的方法，屬于儲氫材料制備工藝和應用技術領域。

背景技術

隨著環境污染的日趨嚴重以及化石能源的逐漸枯竭，新能源尤其是氫能作為一種干凈、無污染的綠色能源引起了人們的極大興趣，對其進行了廣泛的開發和研究。限制氫能應用的關鍵問題是安全可靠的儲氫技術。儲氫技術主要分為氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫。固態儲氫因其安全性和儲氫密度高而研究最為廣泛。在固態儲氫材料中，鎂基儲氫材料因具有質量輕、容量高、資源豐富、價格低廉等優點而受到青睞，但也存在放氫溫度高、放氫速度慢等問題。針對以上問題，研究者主要通過添加復合材料以及采用不同制備方法的途徑，使鎂系儲氫材料性能得到一定的改善，但其放氫溫度還是遠高于燃料電池使用的溫度范圍。由于MgH₂的導熱性能差，采用傳統的加熱方式，其升溫速度慢，能耗比較大，嚴重限制了其實際應用。

微波是一種頻率非常高的電磁波，又稱超高頻。其頻率范圍約在300?MHz至300?GHz，位于電磁波的紅外輻射（光波）和無線電波之間。當處于微波場中的物質含有微波吸收介質時，物質能吸收微波的能量進行自身加熱。這種加熱方式稱為微波加熱。微波加熱是一種全新的熱能技術，與傳統加熱相比，微波加熱具有以下特點：

(1)???選擇性加熱物料，升溫速率快，加熱效率高；

(2)???微波具有較強的穿透能力，它能深入到樣品的內部，能使整個樣品幾乎是均勻升溫；???????????????????????????????

(3)???微波能夠同時促進吸熱和放熱反應，對化學反應具有催化作用；?

(4)???當用微波加熱代替傳統加熱時，熔煉和其它高溫化學反應可以在相對低的溫度下進行，即微波加熱具有降低化學反應溫度的作用；

(5)???微波能可以使原子和分子發生高速振動，為化學反應創造出更為有利的熱力學條件。?

?Zhang等設計了一種能夠有效吸收微波的蜂窩狀陶瓷容器，該容器通過表面涂覆Ni膜能夠在微波下迅速升至高溫，從而使得放入其中的MgH₂等儲氫材料迅速升溫放氫（International?Journal?of?Hydrogen?Energy,?36,?7580-7586,?2011）。該方法充分利用了微波的高效加熱使容器快速升溫，但是該方法中儲氫材料放置于吸波容器中，隔絕了其與微波的直接作用。日本學者Nakamori等的研究表明，LiBH₄在微波加熱下能夠迅速升溫放氫(Journal?of?Alloys?and?Compounds,?446–447,?698–702,?2007)。但是純LiBH₄的可逆吸氫性能很差。MgH₂的儲氫容量高，可逆吸氫性能好，但是其吸收微波性能較差。因此，基于微波加熱的優點和LiBH₄的吸波性能，本發明提出一種在MgH₂中加入LiBH₄，通過微波加熱實現MgH₂快速放氫的方法，結合MgH₂良好的循環性能，將更加接近MgH₂基儲氫材料的實際應用要求。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種實現MgH₂微波下循環快速放氫的方法。該方法簡單易行，既克服了MgH₂導熱性能差的問題，提高了加熱效率，又促進了MgH₂的放氫動力學性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

.一種實現MgH₂微波下循環快速放氫的方法，在MgH₂中加入一定量的LiBH₄；LiBH₄的含量與MgH₂的含量按質量百分比計，LiBH₄的含量為5~35%；具有以下的步驟：

a.按一定的配比稱取MgH₂粉末和LiBH₄粉末，將上述原料共同置于球磨機中充分混合，球磨機中的球料重量比為30：1，即每1?g重的粉料需要30?g重的磨球，球磨機的主軸轉速為200轉/分，副軸轉速為-400轉/分，其中“-”表示轉向相反；球磨時間為2~4h，球磨10-30分鐘歇1-30分鐘；為防止粉末氧化，樣品稱量、球磨罐裝樣及取樣均在Ar氣氛保護下的手套箱中進行；