[發(fā)明專利]一種CaMg2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610016557.3
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105668515B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽柳章;段若明;王輝;劉江文;朱敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;C01B6/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發(fā)明公開了一種CaMg₂基合金氫化物水解制氫材料及其制備方法和應用，其通式為CaMg_xM_yH_z，其中M為Ni、Co或Fe，1.5≦x＜2.0，0＜y≦0.5，3≦z＜6。所述材料的制備方法包括以下步驟：(1)將三種純金屬塊材疊放于坩堝中，其中M金屬塊材頂置；(2)將坩堝安裝到感應熔煉爐中，抽真空，通入氬氣；(3)啟動感應熔煉爐使之均勻融合；之后隨爐冷卻，得到合金錠，錘碎后得到以CaMg₂為基的儲氫合金；(4)將錘碎后的儲氫合金進行氫化，得到水解制氫材料。本發(fā)明制備方法簡單，成本低，該材料可在常溫吸氫，吸氫性能好，制得的氫氣純凈，可直接通入氫燃料電池使用。

技術領域

本發(fā)明涉及儲氫材料的設計、制備及其氫化物的水解制氫，是在CaMg₂二元合金的基礎上進行合金化，調控合金相結構改變材料的儲氫性能；設計氫化相的結構，提高CaMg₂基合金氫化物的水解反應動力學性能。

背景技術

氫能具有高燃燒值、零污染、元素豐富等優(yōu)點，使其成為最有潛力替代傳統(tǒng)化石能源的二次能源。氫能的大規(guī)模開發(fā)和利用有望解決當下環(huán)境惡化和能源短缺雙重問題，但先要解決氫的制取、儲運和應用三大問題。釋放儲氫合金中氫氣的方法除了氫化反應的逆反應之外，還有利用水解反應放氫，與前者相比，其可逆性差，但水解反應能置換出H₂O中的一個H原子，使得放氫量大大增加。而且水解制氫有著現(xiàn)場制氫的特點，原料為純水，不需加熱和壓力調節(jié)，其應用方便快捷，操作安全。美國千年電池公司(Millennium Cell)于2001年推出的NaBH₄基即時供氫系統(tǒng)成功應用于Chrysler鈉型燃料電池概念車，證實了水解供氫即時的實用性。由于水解制氫的諸多優(yōu)點，水解制氫裝置在氫能的大規(guī)模利用中必然會占有一席之地。

美國能源部(DOE)對于車用氫氣儲存系統(tǒng)提出的目標是質量儲氫密度不低于6.5％，體積儲氫密度不低于62kg H₂/m³，要達到該目標，應選用質量相對較輕的元素，考慮到安全性和原料易得的程度，CaMg₂合金具有較大潛力。其理論含氫量為6.3wt.％，原料來源廣泛，價格低廉，但吸氫溫度過高，同時氫化反應生成CaH₂和MgH₂，可逆性低。有文獻報道CaH₂與MgH₂球磨后進行水解反應，CaH₂能有效改善MgH₂水解反應的速度和程度，30min后達到理論放氫量的80％。若以CaMg₂為原料，氫化后原位生成彌散的CaH₂和MgH₂必將更有助于提高水解反應的動力學性能。

但CaMg₂需在高溫高壓下才能氫化，氫化反應激活能較高。如何降低其激活能在工業(yè)生產(chǎn)中將變得十分重要，用更少的能量得到其氫化物，進而水解制氫是目前需要解決的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于提供一種改善CaMg2合金的吸氫性能的方法，該方法使其吸氫溫度從300℃以上降到室溫，同時盡量不減少其儲氫量。本發(fā)明通過合金化，盡量保留合金有效儲氫量，提高材料的吸氫性能，降低氫化反應激活能，生成一種CaMg₂基合金氫化物水解制氫材料，將有效改善CaMg₂的吸氫性能及其氫化物的水解性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制備的CaMg_2-xM_x(x＝0.1或 0.2,M為Ni、Fe或Co)儲氫合金。

本發(fā)明的再一目的在于提供所述儲氫合金氫化后生成的CaMg₂基合金氫化物作為水解制氫材料應用于水解制氫的方法。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：