[發(fā)明專利]一種釔-鈧-鐵合金材料、釔-鈦-鈧-鐵合金材料、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010175950.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN111485165B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/00
• 分類號(hào): C22C38/00;B22F9/02;C21D6/00;C21D1/26;C22C33/04;H01M4/38
• 代理公司: 北京嘉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11687
• 代理人: 楊波

本發(fā)明涉及儲(chǔ)氫合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種釔?鈧?鐵合金材料和釔?鈦?鈧?鐵合金材料，其化學(xué)通式分別為Y_1?xSc_xFe₂和Y_1?x?yTi_ySc_xFe₂，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.2。本發(fā)明還公開了釔?鈧?鐵和釔?鈦?鈧?鐵合金材料的制備方法，包括：按照化學(xué)通式的物質(zhì)量比例稱取金屬塊體材料進(jìn)行混合，在溫度高于1600℃的條件下熔煉，冷卻后得到合金鑄錠；將合金鑄錠置于退火容器中密封，并將退火容器抽至真空狀態(tài)；將退火容器置于預(yù)設(shè)條件下退火，冷卻后從退火容器中取出合金塊；將合金塊破碎成粉末狀態(tài)，得到合金材料。本發(fā)明提供的合金材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，儲(chǔ)氫容量高，吸氫溫度低，吸放氫性能優(yōu)異，脫氫性能得到明顯提升，有利于合金材料在儲(chǔ)氫領(lǐng)域和鎳氫電池領(lǐng)域的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)氫合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釔-鈧-鐵合金材料、釔-鈦-鈧-鐵合金材料、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

稀土元素有“工業(yè)黃金”、“工業(yè)維生素”的稱號(hào)，具有重要的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國是稀土資源大國，稀土礦資源占世界稀土資源的43％，使得稀土成本具有的得天獨(dú)厚的條件優(yōu)勢。然而由于輕稀土儲(chǔ)量比重稀土高，且存在供需關(guān)系十分不平衡的狀況，制約了輕稀土在各高端領(lǐng)域的發(fā)展。自輕稀土元素釔(yttrium，簡寫為Y)被發(fā)現(xiàn)以來，稀土已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、發(fā)光材料、永磁材料、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域，尤其是在高新技術(shù)領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。

目前，永磁材料和發(fā)光材料是稀土的兩個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域，占稀土應(yīng)用的近70％，決定著稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于這兩大領(lǐng)域所用到的稀土元素主要是重稀土，如Eu、Pr、Er、Nd、Tb、Sm、Dy、Gd等，而其他相對較冷門領(lǐng)域(如儲(chǔ)能材料領(lǐng)域等)則更多的是利用稀土中的Y、La、Ce等輕質(zhì)元素，因此造成了部分輕質(zhì)稀土元素庫存過高，經(jīng)濟(jì)效益低下。為了提高稀土的綜合利用效率，擴(kuò)大輕質(zhì)稀土材料的應(yīng)用途徑，使整個(gè)稀土生態(tài)更加平衡，推動(dòng)當(dāng)下稀土行業(yè)供給側(cè)改革顯得尤為重要。

目前，能源短缺問題和環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)被提上議程。傳統(tǒng)的石油和煤炭等不可再生能源已無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求，加之其帶來的環(huán)境污染問題使得新能源的發(fā)展愈發(fā)迫切。氫能作為一種清潔、高效的二次能源，已經(jīng)成為各國競相開發(fā)的能源熱點(diǎn)。氫是自然界中普遍存在的元素，其來源不受限制，而且氫本身無毒，燃燒值為汽油的3倍，燃燒產(chǎn)物清潔，是解決當(dāng)今環(huán)境污染的重要能源之一。目前，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸制約著氫能的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、安全、高效的氫儲(chǔ)存技術(shù)更是氫能應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是儲(chǔ)氫材料進(jìn)行大規(guī)模利用的核心問題。

稀土元素作為比較安全有效的吸氫物質(zhì)，在固體儲(chǔ)氫方面得到了極大的應(yīng)用，尋找新型稀土儲(chǔ)氫材料越來越受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。稀土儲(chǔ)氫合金具有較高的儲(chǔ)氫容量和優(yōu)良的常溫吸氫性能，因此其在能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個(gè)領(lǐng)域上獲得廣泛的應(yīng)用。然而，相當(dāng)大一部分稀土儲(chǔ)氫合金在實(shí)際吸氫過程中會(huì)發(fā)生氫致非晶化和歧化反應(yīng)的現(xiàn)象，使得材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，甚至發(fā)生破壞，導(dǎo)致材料可逆儲(chǔ)氫容量迅速衰減，循環(huán)性能受到限制，不利于進(jìn)一步的商業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種釔-鈧-鐵合金材料、釔-鈦-鈧-鐵合金材料、制備方法及應(yīng)用，釔-鈧-鐵合金材料和釔-鈦-鈧-鐵合金材料吸放氫循環(huán)后能維持拉弗斯相的晶體結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有稀土儲(chǔ)氫材料因氫致非晶化及歧化分解導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供了一種釔-鈧-鐵合金材料，所述釔-鈧-鐵合金材料的化學(xué)通式為Y_1-xSc_xFe₂，其中，0.1≤x≤0.5。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述x的取值范圍為0.3-0.5。