[發(fā)明專利]復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510345620.3
• 申請(qǐng)日: 2015-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN104988344B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周寧寧;汪旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): H01M4/46
• 分類號(hào): H01M4/46
• 代理公司: 無(wú)錫大揚(yáng)專利事務(wù)所(普通合伙)32248
• 代理人: 楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池材料領(lǐng)域，具體為復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法。

背景技術(shù)

根據(jù)全球環(huán)境能源的污染與短缺問(wèn)題，可再生資源的有效利用成了當(dāng)務(wù)之急需要解決的問(wèn)題。目前應(yīng)用的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法有球磨法，電鍍法，濺射法，熔煉法等制備方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也根據(jù)各個(gè)制備方法并采用Mg為基礎(chǔ)材料，制備了合金混合粉體或合金儲(chǔ)氫材料，此類材料具有制備周期短，容易合成，表面積較大等優(yōu)勢(shì)，并已實(shí)現(xiàn)了在降低系統(tǒng)氫壓和溫度的前提下，降低可形成氫化物的吸熱和放熱焓，降低系統(tǒng)氫壓和可循環(huán)的溫度。在電話學(xué)性能方面，電流密度已得到了有效改善，并已實(shí)現(xiàn)較大的放電容量，改善循環(huán)穩(wěn)定性。但到目前為止，儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用仍存在一定的限制，單純的粉體或合金具有容易粉化，不易保存，儲(chǔ)氫過(guò)程中不易活化，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫的溫度較高，電流密度較低等弊端，在很大程度上限制了儲(chǔ)氫材料在燃料電池方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明利用合金相生成機(jī)理，在原料中引入單質(zhì)Ti，改善復(fù)合材料的儲(chǔ)氫性能和電化學(xué)性能，提供一種Mg基覆蓋包覆型復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法。

具體的技術(shù)方案為：

復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)前驅(qū)體制備工序，將NiCl₂·6H₂O及(NH₄)₂C₂O₄混合放置交換水中以300r/min，溫度為50℃條件下攪拌至2h-2.5h，按照重量份數(shù)，NiCl₂·6H₂O：(NH₄)₂C₂O₄為32:25，每g的(NH₄)₂C₂O₄用交換水10mL；通過(guò)過(guò)濾干燥獲得NiC₂O₄干粉，放置于真空爐，燒結(jié)升溫至700℃～750℃，通過(guò)保護(hù)氣參與反應(yīng)制備出尺寸均為1μm的Ni粉末；

(2)混合工序，先將1-1.5重量份的99.9％Ti粉和步驟(1)所制得的8.4重量份的Ni粉合成混合粉末后，研磨制成細(xì)粉，按5.1重量份切割99.99％純Mg錠，將切割后的純Mg錠作為復(fù)合材料的中心材料，將上述研磨混合的金屬Ni粉和Ti粉以包覆的形式覆蓋到純Mg錠的表面；

(3)將上述混合的材料在成型機(jī)內(nèi)以壓力400MPa-600MPa成型，將每4個(gè)試樣作為一組，并列緊密放置在外側(cè)長(zhǎng)度38mm、寬度24mm、高度13mm，內(nèi)槽長(zhǎng)度27mm、寬度20mm、深度10mm的模具中固定；

(4)將并列固定的成型體放置真空爐中并在保護(hù)氣Ar的狀態(tài)下以10℃/min升溫至燒結(jié)溫度750℃～780℃，保溫1h后經(jīng)過(guò)10℃/min緩慢降溫，即制成復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本發(fā)明提供的復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，為了克服材料制備中容易引起的不利因素，針對(duì)新型儲(chǔ)氫材料和新型制備技術(shù)的雙向研發(fā)，以燃料電池為應(yīng)用方向，采用價(jià)格低廉，資源豐富，質(zhì)量輕的Mg基材料為基礎(chǔ)，主要通過(guò)納米粉體合成-成形-燒結(jié)-合金化的制備工藝實(shí)現(xiàn)Mg/Ni/Ti儲(chǔ)氫材料微觀組織的晶相重組和結(jié)構(gòu)復(fù)合化，制備“Mg₂NiX-NiTiX(表殼)-純Mg(內(nèi)核)”包覆復(fù)合材料。區(qū)別以往的傳統(tǒng)方法，綜合粉體與合金優(yōu)勢(shì)，采用覆蓋的方法將粉體與金屬合成，實(shí)現(xiàn)粉體向金屬當(dāng)中引入，并從表面向內(nèi)部連續(xù)生成Mg₂Ni與NiTi合金相。通過(guò)表面的活化處理工藝，改善晶相特征及優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，將Ni，Ti和Mg三者進(jìn)行混合形成包覆結(jié)構(gòu)，通過(guò)粉體從表面向內(nèi)部擴(kuò)散形成了過(guò)渡層，過(guò)渡層分布較規(guī)則，同時(shí)生成了Mg₂Ni合金相、NiTi合金相，使材料的儲(chǔ)氫性能得到有效提高。

附圖說(shuō)明

圖1是復(fù)合儲(chǔ)氫材料微觀結(jié)構(gòu)圖；

圖2是復(fù)合儲(chǔ)氫材料的Mg、Ni和Ti元素分布圖；

圖3是實(shí)施例1所得復(fù)合儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫試驗(yàn)結(jié)果；

圖4是實(shí)施例2所得復(fù)合儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫試驗(yàn)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括以下步驟：