[發明專利]固態儲氫芯體及其制備方法

有效

• 申請號: 201811448225.8
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109666908B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 韓建;崔龍;米新艷;張克金;于力娜;蘇中輝
• 申請（專利權）人: 一汽解放汽車有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/16;C01B3/50
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本發明公開了一種固態儲氫芯體及其制備方法，屬于燃料電池技術領域，主要目的是解決目前的固態儲氫芯體對儲氫材料的利用率不高、氫氣的儲存效率不高的問題，本發明中的固態儲氫芯體主要由芯體基材、過渡層和儲氫材料層組成，過渡層位于芯體基材和儲氫材料層之間，儲氫材料層位于固態儲氫芯體表面；所述的芯體基材為金屬纖維氈，材質為304不銹鋼、316L不銹鋼或310S不銹鋼，或者鐵鉻鋁金屬材料，纖維直徑為1～50um，纖維氈孔隙率為70～90％，纖維氈厚度為0.2～2mm；芯體基材在鍍膜前可以是任意形狀；所述的儲氫材料為LaNi_x或LaNi_xAl_1?x；鍍層厚度為50～2000nm；過渡層為金屬鉻或鈦，厚度為10～1000nm。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種固態儲氫芯體及其制備方法。

背景技術

眾多新能源中，氫能是具有巨大發展潛力的未來能源之一。氫能是一種潔凈的可再生能源，同時又具有可儲、可輸的特點。目前，它是理想的低污染甚至零污染的車用能源。長遠看，它的發展可能帶來能源結構的重大改變。然而，在實際應用過程中，其存儲和運輸是關鍵。尋找高效低成本且能夠規?；玫膬浞椒ǜ顷P鍵。

現有的儲氫方法大致包括以下幾種方式，高壓壓縮儲氫、低溫液態儲氫、金屬氫化物儲氫、吸附儲氫、絡合物儲氫、無機物儲氫以及有機液體儲氫。然而，低溫液態儲氫在氫氣液化過程中要消耗很大的冷卻能量，儲存中還不可避免地存在蒸發損失，儲存成本較高。高壓壓縮儲氫存在較大的安全隱患。相比于高壓氣態儲氫和液化儲氫，采用儲氫材料固態儲氫能很好的解決傳統儲氫技術儲氫密度低和安全系數差的問題，儲氫時使氫氣與材料反應或吸附于材料中，需要時再將材料加熱或減壓釋放氫氣。固態儲氫材料的儲氫密度是相同溫度壓力條件下氣態儲氫的1000倍左右，而且吸放氫速度事宜，具有高度安全性。合金儲氫材料由于其儲氫能力強、污染小、安全系數高以及制備工藝的成熟，是目前最為廣泛應用的儲氫材料。合金儲氫材料是通過金屬氫化物的形式來將氫氣儲存在合金中。合金儲氫材料在一定的溫度和氫氣壓力下，發生放熱反應吸收氫氣生成金屬氫化物，并在加熱的情況下發生吸熱反應釋放所吸收的氫氣。因此，固體儲氫有利于氫氣的安全應用，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明所要解決的問題是目前的固態儲氫芯體對儲氫材料的利用率不高、氫氣的儲存效率不高的問題，為了實現上述目的，本發明提供了一種固態儲氫芯體及其制備方法，固態儲氫芯體主要由芯體基材、過渡層和儲氫材料層組成，過渡層位于芯體基材和儲氫材料層之間，儲氫材料層位于固態儲氫芯體表面；

所述的芯體基材為金屬纖維氈，材質為304不銹鋼、316L不銹鋼或310S不銹鋼，或者鐵鉻鋁金屬材料，纖維直徑為1～50um，纖維氈孔隙率為70～90％，纖維氈厚度為0.2～2mm；芯體基材在鍍膜前可以是任意形狀；所述的儲氫材料為LaNi_x(x＝1～5)或LaNi_xAl_1-x(x＝0.2～0.8)；鍍層厚度為50～2000nm；過渡層為金屬鉻或鈦，厚度為10～1000nm。

一種固態儲氫芯體的制備方法，包括如下步驟：

(1)離子濺射清洗過程

將芯體基材經過超聲清洗后，用高純氮氣吹干，放入非平衡磁控濺射離子鍍爐腔中，加熱至50～300℃，抽真空至爐腔真空度低于3×10^-3～6×10^-3Pa，保溫0.5～5h，接下來充入氬氣，使爐腔的真空度為0.2～2Pa，在基體上加偏壓至-200～-1000V，離子源電壓加至200～1000V，用離子源轟擊基體表面去除鈍化膜，離子清洗時間為10～120min；

(2)沉積過渡層

開啟鉻靶電流，工作氣壓保持在0.2～10Pa之間，基體偏壓在-50～-800V之間，鉻靶電流為0.2～10A，在芯體表面沉積鉻，沉積時間為1～20min。過渡層也可選用鈦靶。