[發(fā)明專利]一種V-Ti-Fe儲氫合金粉的氣相反應(yīng)制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710463345.4
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107350485B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王斌;杜金晶;俞娟;方釗;武小雷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B22F9/28
• 分類號: B22F9/28;H01M4/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發(fā)明公開了一種V?Ti?Fe儲氫合金粉的氣相反應(yīng)制備方法,具體包括：將氣態(tài)VCl₄、氣態(tài)TiCl₄和氣態(tài)FeCl₃混合，在混合物中加入還原劑反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分離固態(tài)產(chǎn)物，去除產(chǎn)物中殘存的還原劑和氯鹽雜質(zhì)，得到V?Ti?Fe儲氫合金粉。本發(fā)明以氣相VCl₄、TiCl₄、FeCl₃為原料制備V?Ti?Fe系儲氫合金，原料以氣相形式混合，混合充分，可以保證合金成分的均勻性，且制備產(chǎn)物直接是合金粉形式，可降低破碎條件對合金性能的影響。本發(fā)明的制備過程反應(yīng)溫度低，可有效降低合金的氧含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲氫合金制備領(lǐng)域，特別涉及一種V-Ti-Fe儲氫合金粉的氣相反應(yīng)制備方法。

背景技術(shù)

氫能作為干凈、高效的清潔能源，是當(dāng)前研究的熱點之一。氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是氫的安全儲運，儲氫合金技術(shù)是較高效的儲運方法之一。V-Ti-Fe系儲氫合金理論儲氫量大，室溫吸放氫動力學(xué)性能好，具有良好的應(yīng)用前景。目前其制備方法普遍以純金屬為原料，采用高溫混熔，由于各金屬熔點高，熔煉溫度也很高，過高的熔煉溫度容易向合金熔體中引入耐材雜質(zhì)。此外熔煉工藝的各工序都可能對合金性能產(chǎn)生影響，如真空條件、攪拌混勻條件、熱處理條件、破碎條件等如果不適宜，會對合金的性能帶來不利影響，制備工藝的控制較困難。

V-Ti-Fe系儲氫合金也有研究以金屬氧化物為原料，采用熱還原法進行合金制備，該方法具有成分靈活可調(diào)和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，加之可以用較廉價的金屬氧化物為原料，所以生產(chǎn)成本較低。但制備過程中，還原劑和耐火材料會向合金中引入過多的雜質(zhì)，主要包括Al、Si、O等，這些雜質(zhì)元素會對合金的儲氫性能產(chǎn)生較大負(fù)面影響。采用該方法制備的合金需要通過較復(fù)雜的精煉工藝才可應(yīng)用。此外，該方法制備的合金同樣為合金鑄錠，合金的熱處理工藝和破碎條件，也會對合金性能產(chǎn)生影響。

由于儲氫合金一般都是以合金粉的形式實現(xiàn)儲氫，因此開發(fā)一種雜質(zhì)成分低，工藝容易控制，不需制備合金錠，而直接得到合金粉的工藝具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有制備技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種V-Ti-Fe儲氫合金粉的氣相反應(yīng)制備方法，解決現(xiàn)有的制備方法引入過多雜質(zhì)且制備成本高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種V-Ti-Fe儲氫合金粉的氣相反應(yīng)制備方法,具體包括：

將氣態(tài)VCl₄、氣態(tài)TiCl₄和氣態(tài)FeCl₃混合，在混合物中加入還原劑反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分離固態(tài)產(chǎn)物，去除產(chǎn)物中殘存的還原劑和氯鹽雜質(zhì)，得到V-Ti-Fe儲氫合金粉。

進一步的，將氣態(tài)VCl₄、氣態(tài)TiCl₄和氣態(tài)FeCl₃在300～600℃下混合，混合物與還原劑的反應(yīng)溫度為500～850℃，反應(yīng)過程在保護氣氛下進行。

進一步的，VCl₄、TiCl₄和FeCl₃的蒸發(fā)溫度為200～400℃。

進一步的，所述的還原劑為金屬鈉或金屬鎂。

進一步的，所述的V-Ti-Fe系儲氫合金中，按摩爾百分比：V為30％～70％，Ti為30％～50％，F(xiàn)e為0％～10％，摩爾百分比之和為100％。

進一步的，反應(yīng)結(jié)束后分離固態(tài)產(chǎn)物，蒸餾去除固態(tài)產(chǎn)物中殘存的還原劑，使用水洗方法去除包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽副產(chǎn)物。

進一步的，所述的水洗過程具體為：首先將固態(tài)產(chǎn)物進行細(xì)碎研磨處理，使包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽充分暴露，細(xì)碎后通過水洗方式使氯鹽溶解到水中，離心分離，得到V-Ti-Fe合金粉。