[發明專利]一種Mn-Fe-Dy儲氫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710501477.1
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107326243B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 馬壘;郭永斌;王島;周鑫;李林;唐金亮;饒光輝
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

本發明公開了一種新穎的具有較高儲氫性能的新材料，包括樣品的配樣、制備、熱處理、吸氫測試及磁性能測試。所述配樣為較為廉價的Fe、Mn和稀土Dy為主要原材料，按照化學式(Mn_1?xFe_x)₂₃Dy₆進行配比的合金。所述制備方法為真空氬弧熔煉方法。所述熱處理是將制備的樣品放入退火爐中在800℃熱處理100小時。所述吸氫測試是采用氣體吸收分析儀(PCT)進行吸氫能力測試。所述磁性能測試是采用振動樣品磁強計(VSM)進行磁性能測試。本發明公開的新材料，具有成份簡單、原料易得、配方合理、制備工藝簡單等特點，同時該新材料具有良好儲氫性能及磁性能，在吸氫材料領域具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明屬于新材料領域，涉及能源新材料，具體涉及一種Mn-Fe-Dy儲氫材料及其制備方法。

背景技術

氫能作為一種新型的能量密度高的綠色能源, 正引起世界各國的重視。儲存技術是氫能利用的關鍵。儲氫材料是氫的儲存和輸送過程中的重要載體, 也是當今研究的重點課題之一。稀土元素位于元素周期表中的第三副族, 具有特殊的4f 局域電子結構, 而過渡族金屬具有3d巡游電子結構，二者結合生成的稀土-過渡金屬化合物可以產生豐富的物理現象，從而表現出各種優異的性能, 并得到廣泛應用。稀土Dy材料目前在許多高技術領域起著越來越重要的作用，在當今信息、能源中具有較高的地位。考慮到稀土Dy金屬的優異性能，為開發具有大的儲氫性能的載體材料,將稀土Dy與過渡族金屬Fe、Mn合成，研究其儲氫性能具有非常重要的意義。

儲氫材料有鎂基、碳基、稀土儲氫材料等幾個體系，如鎂基儲氫材料是非常具有應用前景的一類儲氫材料，其儲氫量大、重量輕、資源豐富、價格便宜，被認為是最有前途的儲氫合金材料，吸引了眾多的科學家致力于開發新型鎂基合金。但鎂基儲氫材料存在工作溫度高, 吸、放氫動力學性能差等缺點,阻礙其應用。碳基材料豐富、價格低，高的產率也比較容易得到,但是活性碳吸附儲氫只是在低溫下才呈現好的吸附特性, 在室溫條件下的結果卻不令人滿意。碳納米材料吸附儲氫結果令人振奮, 但很多的實驗數據和模擬計算結果還存在較大的分歧, 對于工業應用還遠不夠成熟。稀土儲氫材料中如AB₅型儲氫材料，A是容易形成穩定氫化物的發熱型稀土元素,B是難以形成氫化物的吸熱型元素。在該類儲氫材料中熱處理溫度高達1550℃，能源消耗較大，成本較高。而且熔鑄AB₅型稀土儲氫材料容易產生晶內偏析和晶格缺陷，成份和微觀組織的均勻性較差且晶格應力較大。因此該樣品的制備較為困難。相對于AB₅型稀土儲氫材料，制備(Mn_1-xFe_x)₂₃Dy₆化合物較為容易，能夠得到成份及微觀組織較為均勻的單相，同時該化合物熱處理的溫度在800℃，大大降低了熱處理溫度，降低了能源消耗。

我們發明的儲氫材料是(Mn_1-xFe_x)₂₃Dy₆ 稀土過渡族金屬間化合物，該材料可以實現與傳統儲氫材料相比擬的吸氫性能，在工作溫度不是太高的情況下仍然具有較高的吸氫性能，且該材料的吸、放氫時的動力學性能較好。與AB₅型稀土儲氫材料相比我們發明的材料制備工藝更加簡單，熱處理溫度大大降低，同時可以通過放電等離子燒結(SPS)、氬弧熔煉、機械合金化或者固相反應燒結等任何一種方法獲得該化合物，且制備方法簡單、靈活、成份均勻。擁有更好的實用化前景。

發明內容

本發明的目的是提出一種具有較高儲氫性能的新材料及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：