[發明專利]一種高容量RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201310693364.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103695753A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張羊換;郭世海;張建福;林玉芳;祁焱;趙棟梁
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C45/00;C22C1/02;B22D11/06
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明屬于儲氫材料制備領域，特別是提供了一種高容量RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金及其制備技術。

背景技術

由燃料電池驅動的汽車受到了國內外的高度關注，然而，由于作為氫燃料載體的貯氫材料的容量偏低而使其應用受到了極大的限制。鎂基合金由于貯氫密度高及資源極為豐富等特點，被公認為是最具潛力的貯氫材料。特別是CeMg₁₂型鎂基合金的儲氫容量大于6wt%，就其容量而言，完全滿足燃料電池汽車對貯氫容量的要求。然而，傳統工藝制備多晶CeMg₁₂型合金在室溫下幾乎沒有可逆吸放氫的能力，因此，降低合金氫化物的熱穩定性并提高合金吸放氫的動力學性能成為研究者面臨的嚴峻挑戰。研究表明，元素替代及添加適量的催化劑可以明顯降低鎂基合金氫化物的熱穩定性并大幅度提高合金的吸放氫動力學。此外，合金的吸放氫動力學對合金的結構敏感。特別是合金結構的納米化可以大幅度降低合金的吸放氫溫度并提高合金的貯氫動力學。真空快淬及高能球磨被認為是獲得納米晶-非晶結構的有效方法。其中，真空快淬獲得納米晶-非晶結構在吸放氫過程中表現出更高的穩定性；而高能球磨能使合金顆粒的表面產生大量的晶體缺陷，從而使合金的表面活性進一步增加，改善合金的吸放氫性能。應用快淬+球磨工藝制備貯氫合金，有可能發揮兩種工藝技術各自的優勢，使合金的貯氫動力學性能得到大幅度改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高貯氫容量、良好動力學性能的RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金，使合金的儲氫性能得到大幅度改善。

本發明的另一目的在于提供一種高容量RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高容量RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金，其化學式組成為：Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y+100(wt)%Co+z(wt)%NbF₅，式中x、y為原子比，0<x<0.5，0.5<y<3，z為NbF₅占Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y合金的百分含量，2<z<8，RE為稀土元素鑭、釹、釔、鐠、釓中的至少一種，Co與Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y合金的質量相同；

該貯氫合金通過以下方法制備：按化學式Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y進行配料并冶煉、快淬得到合金薄帶、破碎、篩分、與質量比1：1的鈷粉混合進行一次球磨、以納米NdF₅為催化劑進行二次球磨，獲得具有納米晶-非晶結構的合金粉末。

所述化學式的原子比為：x=0.4；y=1；催化劑NdF₅的含量z=4。

該貯氫合金具有如下性能：為5.02%～5.82wt%，為3.71%～4.87wt%，S₁₀₀為94%～97.3%，其中：

為在初始氫壓為2MPa及200℃下，5分鐘內的吸氫量(wt.%)，

為在初始壓力為1×10^-4MPa及250℃下，30分鐘內的放氫量(wt.%)，

S₁₀₀=C₁₀₀/C_max×100%，其中，C_max是合金的飽和吸氫量，C₁₀₀第100次循環后的吸氫量。

一種高容量RE-Mg-Ni-Co基貯氫合金的制備方法，包括如下步驟：

a.按化學式Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y進行配料,式中：RE為稀土元素鑭、釹、釔、鐠、釓中的至少一種，x、y為原子比，0<x<0.5，0.5<y<3；

b.將稱好的原材料在真空和/或保護氣氛下感應熔煉，獲得鑄態母合金鑄錠；

c.噴制Ce_1-xRE_xMg_12-yNi_y快淬合金薄帶；