[發明專利]一種鎂金屬氫化物磷酸復鹽儲氫復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201310552624.X
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103787271A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 韓樹民;程穎;張偉;趙鑫;李靖;沈娜
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及一種儲氫復合材料及制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，以煤、石油天然氣為代表的一次能源日益衰竭，且給環境帶來巨大的污染。因此，尋找一種新的能源來代替一次能源迫在眉睫。氫能作為一種新型能源，因其清潔無污染，對環境友好而受到廣泛的關注，然而氫氣的儲存是影響氫能實用化的一個瓶頸。多年來眾多學者認為采用儲氫材料儲存氫氣被認為是安全高效的。目前由于Mg/MgH₂體系儲氫量高、廉價易得、循環性能好而受到廣泛的青睞，但其放氫溫度高，吸放氫動力學差等缺點影響其商業化應用。

近年來，許多研究者通過向MgH₂中加入添加劑，比如，過渡金屬氧化物、過渡金屬氟化物、過渡金屬硼化物來改善鎂儲氫材料的吸/放氫性能。申請號201210045648.1的專利申請是將MoS₂作為添加劑加入到MgH₂中，在423k的溫度下MgH₂復合材料21min內儲氫量可達到3wt.%，在400s時即可達到最大儲氫量的80%，和純MgH₂對比吸氫效果明顯，而在高溫下含添加劑的MgH₂復合材料其放氫效果改善的不太明顯。文獻I.E.Malka,M.Pisarek,T.Czujko,J.Bystrzycki.Journal?of?Hydrogen?Energy.36(2011)12909-12917則提出了在MgH₂中添加一系列過渡金屬鹵化物，通過球磨所得到的合金吸放氫速率有了提高，但是脫氫溫度改善的不明顯，同時，有些過渡金屬鹵化物如NbF₅價格比較昂貴，使其實用受到了一定的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種吸放氫性能好、工藝簡單、易于操作的鎂金屬氫化物磷酸復鹽儲氫復合材料及其制備方法。

本發明的儲氫復合材料是由氫化鎂粉與磷酸復鹽組成，其中磷酸復鹽含量占復合材料質量的15～35%，所述磷酸復鹽為LiFePO₄、LiCoPO₄中的一種。以上原料市場有售或根據文獻合成（其中合成LiFePO₄參考文獻Journal?of?Materials?Letters,66(2011)374-376、合成LiCoPO₄參考文獻Journal?of?Power?Sources196(2011)8656-8661）。

上述鎂金屬氫化物磷酸復鹽儲氫復合材料的制備方法如下：

將MgH₂粉末和磷酸復鹽在氬氣氣氛保護下置于球磨罐中，裝樣過程最好是在氬氣保護的手套箱中進行，采用行星式高能球磨機對混合物進行機械球磨，球料質量比為35～45:1，轉速為450～550r/min,在0.1～0.5MPa氬氣的保護下，球磨1～3h，每球磨30min，間歇15～30min，待球磨結束后自然冷卻至室溫，在氬氣保護的手套箱下封裝，得到MgH₂磷酸復鹽儲氫復合材料。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、本發明的儲氫復合材料有效改善了MgH₂吸放氫性能，其吸放氫速率比相同條件下未添加磷酸復鹽的MgH₂提高2倍以上。

2、本發明使用的磷酸鹽成本廉價，易得。

3、制備工藝簡單，易操作，能源消耗少，制備成本低，易于實現產業化和推廣。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制得的MgH₂-LiFePO₄儲氫復合材料在423K、3MPa氫壓下，與MgH₂的吸氫速率對比圖。

圖2為本發明實施例2制得的MgH₂-LiFePO₄儲氫復合材料在473K、3MPa氫壓下，與MgH₂的吸氫速率對比圖。

圖3為本發明實施例4制得的MgH₂-LiFePO₄儲氫復合材料在623K、0.01MPa氫壓下，與MgH₂的放氫速率對比圖。

圖4為本發明實施例5制得的MgH₂-LiCoPO₄儲氫復合材料在423K、3MPa氫壓下，與MgH₂的吸氫速率對比圖。