[發明專利]CoS2催化的高容量貯氫合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410040862.7
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103741004A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張羊換;胡鋒;馮佃臣
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;B22F1/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

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技術領域

本發明涉及一種CoS₂催化的高容量貯氫合金及其制備方法，特別是涉及一種CoS₂催化的高容量Mg-Y-Zr-Ni-Co-Fe基Mg₂Ni型貯氫合金粉末及其制備方法，屬于貯氫合金材料技術領域。

背景技術

Mg₂Ni型合金由于其高的貯氫量而被認為是最具希望的貯氫材料和Ni-MH電池的負極材料，比如Mg₂NiH₄為3.6?wt.%,?Mg₂CoH₅為4.5?wt.%，Mg₂FeH₆?為5.4?wt.%。

然而，上述氫化物極高的熱穩定性導致其吸放氫動力學性能極差。為了克服上述缺點，各種方法，包括機械合金化、熔體快淬、添加催化劑等已經被廣泛應用。盡管在改善合金貯氫性能方面已經取得了很大的進展，但合金的吸放氫動力學性能仍然不能滿足實際應用的要求。

研究結果表明，元素替代是降低合金氫化物熱穩定性的有效方法，特別是A側用稀土、鋯和鈦部分替代鎂，B側用過渡族金屬元素部分替代鎳可明顯改善合金的貯氫性能。此外，合金的吸放氫性能對其結構非常敏感，特別是具有納米晶-非晶結構的合金，其吸放氫動力學性能非常優良。

高能球磨是一種制備納米晶/非晶鎂基合金非常有效的方法。然而，球磨形成的亞穩態結構會在多次吸放氫循環的過程中逐漸消失，以致球磨鎂基合金的吸放氫循環穩定性很差。與球磨相比，熔體快淬技術能克服上述缺點。此外，熔體快淬是獲得納米晶/非晶結構的有效方法，且非常適合于批量化制備納米晶/非晶鎂基合金。

發明內容

本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種CoS₂催化的高容量貯氫合金及其制備方法，通過本發明，使合金的貯氫性能得到大幅度改善，從而提供一種具有高貯氫容量和良好動力學性能的納米晶-非晶Mg₂Ni型貯氫合金以及相應的制備工藝。本發明通過下面的技術方案實現其目的。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種CoS₂催化的高容量貯氫合金，所述合金的成分為：Mg_24-x-yY_xZr_yNi_12-z-mCo_zFe_m+n?wt.%CoS₂，式中x、y、z、m為原子比，1<x<4,?0.5<y<2,?1<z<3,?0.2<m<1；n為CoS₂所占合金的百分比，2<n<10。

優選的，本發明中，原子比為x:y:z:m=3.0:1.0:20:0.5；n=6。

本發明同時提供了一種CoS₂催化的高容量貯氫合金的制備方法，所述制備方法是在惰性氣體保護下采用感應加熱熔煉，將熔融合金注入銅鑄模，獲得圓柱狀合金鑄錠；將鑄錠裝入石英管，感應加熱熔化后，在惰性氣體的壓力作用下，液態合金通過石英管底部的狹縫噴嘴連續噴落在旋轉的水冷銅輥的表面上，獲得快淬態合金；將破碎的合金粉裝入球磨罐抽真空后充入高純氬氣，在全方位行星式高能球磨機中進行預球磨；預球磨后，加入催化劑CoS₂在相同的工藝下繼續球磨，獲得具有納米晶-非晶結構的合金粉末。。

具體步驟為：

1）、配料：按化學式組成Mg_24-x-yY_xZr_yNi_12-z-mCo_zFe_m進行配料，式中x、y、z、m為原子比，1<x<4,?0.5<y<2,?1<z<3,?0.2<m<1；?n為CoS₂所占合金的百分比，2<n<10；

2）、合金鑄錠制備：將稱好的原料采用真空感應爐進行熔煉，首先抽真空至5×10^-3?Pa以上，然后通入0.01-0.1?MPa的惰性氣體作為保護氣體，加熱溫度1500-1650℃，獲得熔融的液態母合金，將熔融合金直接注入銅模中，獲得鑄態母合金鑄錠；