[發明專利]一種適用于高壓-金屬氫化物儲氫的儲氫合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201710400571.8
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN108977715A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 徐麗;盛鵬;劉海鎮;王博;劉雙宇;趙廣耀;馬光;陳新;韓鈺;李吉剛;李星國
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國網山東省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C27/06;C22C1/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種適用于高壓?金屬氫化物儲氫的儲氫合金及其制備方法，該合金如(TiZr_x)_yCr_zFe_uMn_(2?z?u)式所示，其中，0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.4，0.2≤u≤0.6，其結構為C14型Laves相結構。該類儲氫合金在298K條件下的放氫坪臺壓在1?25MPa之間，最大儲氫容量可達到1.85％，合金非常容易活化。

技術領域

本發明涉及一種合金，具體涉及一種適用于風電、太陽能等新能源余能存儲的高壓-金屬氫化物復合儲氫的儲氫合金。

背景技術

風能是一種可再生的能源，目前對于風能的利用存在著巨大的浪費。風電并網主要有以下三方面的問題亟待解決，第一，風力發電過程中，電壓、頻率及相位有劇烈的波動性，導致電力并網容量不能超過總量的10％；第二，風電發電距離用電區域較遠；第三，風電的波峰波谷反調峰特性，在用電低谷時，發電處于波峰狀態，這就需要將多余的發電量儲存起來，同時由于風電的波動性，通過儲能技術改善風電的輸出特性，使得電力平穩，能夠順利并網。

氫氣是一種清潔能源，也是一種良好的能量載體。氫儲能技術使用風電來電解水，得到氫氣和氧氣儲存起來，通過燃燒氫氣或燃料電池發電輸出穩定的電能，平穩的進入電網，具有儲存時間長、反應時間快，沒有污染等優勢。

氫氣的儲存方式是氫儲能技術中的關鍵，儲氫技術主要有物理儲氫和化學儲氫2大類，常用的方式包括高壓儲氫、液態儲氫、活性碳吸附、金屬氫化物儲氫、有機液體儲氫和無機化合物儲氫。其中高壓儲氫尤其是超高壓儲氫對儲氫罐的要求高，且需要消耗大量的壓縮功，而且存在泄露的危險，對液氫制備的要求非常嚴格，液化成本高。金屬氫化物儲氫包括兩種，一種是低壓-金屬氫化物復合儲氫，存儲的氫氣難以放出，放氫速度慢；一種是高壓-金屬氫化物復合儲氫，具有較高的儲氫重量密度，且在常溫下很容易釋放氫氣。

現有的不同系列的儲氫合金中，TiFe合金制造成本較低，但其儲氫量低，且難活化，容易中毒，而TiCr₂合金具有較高的吸放氫坪臺壓，通過添加不同的元素，合理的設計成分能夠得到不同坪臺壓的合金，以便適應不同場合的要求。

發明內容

為了解決現有TiFe儲氫合金儲氫量低、難以活化的問題，本發明提供了一種適用于高壓-金屬氫化物儲氫的儲氫合金，該合金容易活化，儲氫量高。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種適用于高壓-金屬氫化物儲氫的儲氫合金，所述儲氫合金如(TiZr_x)_yCr_zFe_uMn_(2-z-u)所示：

其中0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6，z+u≤2。

優選的，0.05≤x≤0.15，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6。

優選的，0.08≤x≤0.12，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.3，0.4≤u≤0.6。

優選的，0.08≤x≤0.12、1.08≤y≤1.12、1.2≤z≤1.3、0.45≤u≤0.55。

一種如權利要求1所述合金的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)將按化學式的比例準備的金屬Ti、Zr、Cr、Fe和過量的Mn在Ar氣氛下進行熔煉共翻面4次；

(2)取出稱量質量，若質量多于標準量，再進行熔煉，翻面1次；

(3)熔煉后的合金進行機械打磨破碎至粒徑5～100μm。