[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于NiCu固溶體催化改善MgH2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010004673.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111041263B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張健;何柳;姚遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/05
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/05;H01M4/38
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于NiCu固溶體催化改善MgH₂儲(chǔ)氫性能的方法。該方法為利用機(jī)械球磨法將Ni粉(99.8wt%)與Cu粉(99.9wt%)共球磨5小時(shí)，得到NiCu固溶體；然后，將其與MgH₂混合球磨，最終得到MgH₂/NiCu儲(chǔ)氫體系。該儲(chǔ)氫體系中NiCu固溶體均勻分布在MgH₂表面，為體系提供了大量的形核位點(diǎn)和氫擴(kuò)散通道，使得體系動(dòng)力學(xué)性能顯著提高，與同等條件下的純MgH₂體系相比，MgH₂/NiCu儲(chǔ)氫體系初始和峰值脫氫溫度分別降低了106.6℃和68.0℃，脫氫速率明顯加快(300℃、15min內(nèi)可釋放5.14 wt%H₂)；此外，MgH₂/NiCu儲(chǔ)氫體系吸氫性能優(yōu)異，即使溫度降低到250℃，在30min內(nèi)也能吸收4.37wt%H₂，NiCu固溶體有效催化改善了MgH₂的儲(chǔ)氫性能。本發(fā)明所用原料來(lái)源豐富，制備方法成熟，操作過(guò)程可控，是一種改善MgH₂儲(chǔ)氫性能的可靠方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)氫材料的改性技術(shù)，特別是利用NiCu固溶體催化改善MgH₂儲(chǔ)氫性能的方法。

背景技術(shù)

面對(duì)嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題，開(kāi)發(fā)清潔可再生能源已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)前，諸多清潔能源已被廣泛研究，如風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⑻?yáng)能、核能、氫能等，其中，氫能由于其環(huán)境友好、能量密度高、來(lái)源豐富等被認(rèn)為是最具有前途的能源載體之一。提供安全、高效、經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)氫技術(shù)則是氫能規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵所在。目前，常見(jiàn)的儲(chǔ)氫方法分為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫。與前面兩種儲(chǔ)氫方式相比，基于金屬氫化物的固態(tài)儲(chǔ)氫方式在安全性和儲(chǔ)氫容量等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。在眾多金屬氫化物中，氫化鎂(MgH₂)由于具有高儲(chǔ)氫密度(7.6 wt％，110 g/l)和豐富的Mg資源而被認(rèn)為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ墓虘B(tài)儲(chǔ)氫材料。然而，其緩慢的吸/放氫動(dòng)力學(xué)和高的熱力學(xué)穩(wěn)定性限制了其應(yīng)用。作為車(chē)載儲(chǔ)氫材料應(yīng)用，最終目標(biāo)是希望MgH₂在0.1MPa氫壓下脫氫溫度低于80℃，且體系可以在短時(shí)間內(nèi)完成加氫。為了達(dá)到該目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者們開(kāi)展了大量富有成效的研究工作。

大量研究表明，催化劑在鎂基儲(chǔ)氫材料改性研究中起到了十分顯著的改善效果，均勻分布的催化劑不僅提供了許多的形核活性位點(diǎn)和氫擴(kuò)散通道，而且催化劑固有的活性物質(zhì)能降低體系的能壘，使得吸/放氫反應(yīng)能更加容易地進(jìn)行。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)雙金屬催化劑可以顯著改善體系的動(dòng)力學(xué)性能。與此同時(shí)，我們研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)機(jī)械球磨方法可以制備雙金屬固溶體催化劑。其與MgH₂體系混合球磨，能均勻分布在MgH₂表面進(jìn)而阻止MgH₂顆粒團(tuán)聚，降低MgH₂體系的初始和峰值脫氫溫度，加速氫分子的解離和重組，來(lái)顯著增強(qiáng)MgH₂的儲(chǔ)氫性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于NiCu固溶體催化改善MgH₂儲(chǔ)氫性能的方法，其能通過(guò)球磨制備N(xiāo)iCu固溶體催化劑，有助于高效改善MgH₂的儲(chǔ)氫性能，進(jìn)而推動(dòng)MgH₂規(guī)模化應(yīng)用于車(chē)載儲(chǔ)氫材料的進(jìn)程。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1.將Ni粉與Cu粉以1:1的原子比混合，采用QM-3C高速振動(dòng)球磨機(jī)球磨;

2.將MgH₂粉末與制備的NiCu固溶體以9:1的質(zhì)量比混合，采用QM-3C高速振動(dòng)球磨機(jī)球磨;

3.所述MgH₂粉末的純度為98wt%，Ni粉的純度為99.8wt%，Cu粉末的純度為99.9wt%;