[發明專利]一種有機包覆核-殼納米復合儲氫材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711391936.1
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108193107B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 侯小江;楊艷玲;馮雷;鎖國權;王祎;左玉;李丹;陳華軍
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;B22F9/04;B22F1/02;H01M4/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種新型有機包覆核?殼納米復合儲氫材料及其制備方法，選取金屬鎂塊和鎳粉、鑭粉配比，將稱好的鎂塊在SF₆+CO₂混合氣氛保護下加熱至750～800℃，將預壓制的鎳鑭片投入上述鎂金屬熔融液體中，將合金熔體繼續升溫并保溫，待鎳鑭片全部熔化后澆鑄至提前預熱至200℃的鋼制模具中，空冷至室溫，將得到的富鎂合金鑄錠置于氬氣保護的密閉球磨罐中進行細化晶粒，將得到的納米/非晶合金粉與CNTs和TiF3加入球磨罐，在高純氬氣保護下高能球磨，得到基納米復合儲氫合金粉；添加PMMA超聲獲得三層核殼型納米復合儲氫材料，本發明顯著改善富鎂合金的活化及循環特性，鞏固組織調控及表面催化后的良好改性效果。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，特別涉及一種新型有機包覆核-殼納米復合儲氫材料及其制備方法。

背景技術

能源是日常生活的基本需求，是人類生存和社會進步的原動力。人口逐步增長及重工業快速演變，導致能源需求不斷上升。傳統化石能源不可再生且被過度開采，迫使全世界陷入能源短缺和環境污染的窘境，開發利用清潔高效的可再生能源和可持續能源并升級改造目前的能源系統迫在眉睫。氫能具有“零排放、可循環、高熱值、來源廣”等顯著優點，并且氫能可存儲和運輸，有望成為新能源“驅動”未來生活。廉價高效的制氫技術、安全可靠的儲氫技術及經濟合理的用氫技術是推廣氫能源必須關注的三方面問題。存儲與運輸發展滯后，成為氫能源推廣的制約環節，找到一種可靠、高效的壓縮方法是解決氫氣存儲的關鍵。目前，相比于安全性及儲能密度不高的高壓氣態儲氫方式和耗能過大的低溫液態儲氫方式，以金屬氫化物為媒介的固態存儲方式優勢明顯，儲氫密度高、能耗低、安全可靠，受到了廣泛的關注，其中金屬鎂以其儲氫容量高、密度小、儲量豐富等優點成為大容量車載固態儲氫材料的理想選擇。

理論存儲容量高達7.6wt.％的純鎂是目前金屬類材料中儲氫密度最高的，因超過美國能源部與國際能源組織對車載儲氫材料所提出的研發指標而受到了廣泛的關注。然而，表面鈍化膜導致活化困難、MgH₂中H傳質困難導致吸/放氫動力學緩慢及Mg-H鍵結合強導致放氫溫度過高等問題嚴重限制了純Mg體系的實際應用。如何在保持大容量儲氫優勢的同時提高吸/放氫熱動力學、降低放氫溫度、改善活化特性并保持良好的改性效果成為鎂基儲氫合金研究的關鍵。

為改善鎂基儲氫材料性能，目前人們的主要思路是：通過成分體系設計改善其熱力學性能；通過制備工藝改善其動力學性能。但往往只是側重考慮一個方面，或是僅考慮成分設計，進而改善熱力學性能；或是僅考慮工藝優化，改善動力學性能，對于儲氫材料活化特性及改性后的循環穩定性關注較少。改性后的良好效果往往在僅有的有限次吸/放氫后喪失，不能滿足電池負極材料及氫能源汽車領域對于循環特性的高要求。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種新型有機包覆核-殼納米復合儲氫材料及其制備方法，通過超聲振動有機包覆層的透氫抗氧特性，可有效隔絕活性氣體分子，改善材料活化特性，有機膜彈性包覆，可以有效抑制合金顆粒因過度粉化造成傳質傳熱困難等問題，顯著改善富鎂合金的活化及循環特性，鞏固組織調控及表面催化后的良好改性效果。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種新型有機包覆核-殼納米復合儲氫材料，為三層核殼型結構，表達式為PMMA@CNT-TiF₃@Mg-Ni-La，即，PMMA、CNT-TiF₃、Mg-Ni-La合金依次包覆。

所述Mg-Ni-La合金中，鎂含量為90at.％，鑭含量為0-10at.％，其余為鎳。

一種新型有機包覆核-殼納米復合儲氫材料的制備方法，包括，

步驟1，合金配料：