[發明專利]用于金屬氫化物-高壓復合儲氫的儲氫合金

有效

• 申請號: 201310218535.1
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103320668A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳立新;陳志文;肖學章;范修林;劉朗夏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 應圣義

技術領域

本發明涉及一種合金，特別涉及一種用于金屬氫化物-高壓復合儲氫的儲氫合金。

背景技術

能源是人類發展的源泉，面臨石油資源的日益匱乏和生態環境惡化的雙重壓力，利用氫能這一清潔能源取代以化石燃料為基礎的現有能源已成為全球的共識。

在開發氫的各種新用途的過程中，氫的存儲方式越來越受到人們的重視。目前正在使用的儲氫方式包括金屬氫化物固態儲氫、高壓氣態儲氫以及低溫液態儲氫等。其中，金屬氫化物固態儲氫的體積儲氫密度較高、重量儲氫密度相對較低；而高壓氣態儲氫的體積儲氫密度較低、重量儲氫密度相對較高。若將兩者有效結合起來，采用金屬氫化物-高壓復合儲氫的技術，就可以同時實現比較高的重量和體積儲氫密度，即通過在高壓氣態儲氫容器內部設置添加部分金屬氫化物（儲氫合金），從而提高高壓儲氫容器的體積儲氫密度（N.?Takeichi,?H.?Senoh,?T.?Yokota,?H.?Tsuruta,?K.?Hamada,?H.T.?Takeshita,?H.?Tanaka,?T.?Kiyobayashi,?T.?Takano,?N.?Kuriyama.?Int.?J.?Hydrogen?Energy,?2003,28(10):1121-1129）。目前，日本豐田公司已在試制新型金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置，美國通用汽車公司也正在開展這方面的研究，開發新型金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置是當今國際上解決高效儲氫的一個重要途徑。

由于現有高壓氣態儲氫容器大多具有35?MPa或以上的儲氫壓力，因此用于金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置的儲氫合金應具有35?MPa或以上的高放氫坪臺壓力。同時，因儲氫合金在放氫時需要吸收輔助熱量（放氫焓變），故要求金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置用的儲氫合金應具有低熱焓值（即低放氫焓變值，如小于20?kJ/mol?H₂）。當金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置對外放氫使用時，裝置內儲氫合金中的氫氣就能在少量輔助熱作用下隨之釋放出來，并使氫氣壓力維持在較高的范圍，這樣可以提高復合儲氫裝置的放氫速度與使用效率。

在現有的不同系列儲氫合金中，TiCr₂合金具有相對較高的放氫坪臺壓力，但其有效儲氫量偏低（小于1.2?wt%），活化性能較差，尚不能滿足金屬氫化物-高壓復合儲氫容器的應用要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高放氫坪臺壓力、低熱焓值、較高儲氫容量以及容易活化的儲氫合金。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明所提供的高坪臺壓力儲氫合金，具有以下化學通式：Ti_xCr_yFe_zMn_2-y-zB_0.01，

其中x的范圍為：1.01≤x≤1.08，其中y的范圍為：1≤y≤1.4，其中z的范圍為：0.5≤z≤0.7，?

且y+z＜2。

優選的，1.01≤x≤1.03，1.05≤y≤1.2，0.55≤z≤0.65。

更優選的，1.02≤x≤1.03，1.1≤y≤1.2，0.6≤z≤0.65。

本發明中提出的儲氫合金可采用感應熔煉法制備得到，具體是：先按設計比例稱量各組分相應質量的單質純原料（純度為：Ti≥99%，Cr≥99%，Fe≥99%，Mn≥99%,B≥99%），由于Mn的熔點較低，熔煉時容易揮發，所以配料時Mn需要按配比量再額外多加3％的重量。然后將原料在感應爐中用氬氣氣氛保護下熔煉。為了保證合金的均勻性，合金鑄錠反復翻轉熔煉三次。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

本發明的儲氫合金的318?K放氫坪臺壓力達到35?MPa以上，其放氫焓變值低于20?kJ/mol?H₂，儲氫量達到1.6?wt%以上。

同時合金非常容易活化，特別適用于作為金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置的儲氫材料。

進一步的，優選實施例中，本發明的儲氫合金儲氫量達到1.79?wt%。

綜上所述，該儲氫合金具有高放氫坪臺壓力、低熱焓值、較高儲氫容量以及容易活化的特點，在金屬氫化物-高壓復合儲氫裝置領域具有很好的應用前景。

附圖說明