[發明專利]一種儲氫合金粉末/二氧化硅復合球體及其制備方法

在審

• 申請號: 202011433452.0
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112589091A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳偉;王成旭;王曉婉;杜邦登;汪偉;陳德敏;熊良銀
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/20;C01B3/00;B01J2/22
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明提供了一種二氧化硅包覆儲氫合金粉末制備成復合球體的工藝方法，以解決儲氫合金粉末與二氧化硅混合后不易成球的問題。所述復合球體由儲氫合金粉末和氣相二氧化硅制備而成，其中儲氫合金粉末的含量小于等于70wt.％。與單純的儲氫合金相比，本發明制備得到的儲氫合金粉末/二氧化硅復合球體材料避免了由于合金過度粉化對系統造成污染的問題，提高了儲氫合金與氫氣的接觸面積，加速吸氫反應動力學。同時包覆制備的復合材料呈比較規則的圓球外形，可以提高反應床裝填的密堆性能，且具有更好的抗雜質氣體毒化性能。另外所述復合材料具有多孔結構，減小氣阻，增加了氣體流動性，尤其適合少量氫氣的吸附分離。

技術領域

本發明涉及復合儲氫材料的制備及處理方法，特別提供一種儲氫合金粉末/二氧化硅復合球體的制備方法。

背景技術

儲氫合金是可以大量可逆吸放氫氣的一類金屬材料，如以LaNi₅為代表的AB₅系合金、以TiMn₂為代表的AB₂系合金，以TiFe為代表的AB系合金等等。儲氫合金廣泛應用于氫氣的存儲，純化、增壓等工藝流程，但是合金在多次吸放氫后會粉化成微米級顆粒(詳見圖3)，合金粉末會在后續的使用過程中壓實板結，增加氣阻，嚴重時會脹裂反應床；同時在氣流的吹掃下粉末會進入氣體管閥線路，損壞設備，引發意外事故，影響工作效率。為解決以上問題，迫切需要將合金粉制備成抗粉化的復合材料。

氣相二氧化硅為高純惰性基體，其粒徑為納米級，具有較高的比表面積(100-400m²/g)，作為儲氫合金復合材料的載體具有氣阻低、氣體吸附速率快、使用過程對氣體無污染等一系列優點。然而，氣相二氧化硅與水配制的漿料干燥后結合強度較低，制備儲氫合金復合材料成型困難，使用過程中由于氣流沖擊、儲氫合金吸放氫體積膨脹等作用，導致粉化失效。因此，選擇對儲氫合金活性無害的粘結劑及適宜的復合材料成型工藝是制備儲氫合金復合材料的關鍵。

專利CN104163431A公開了一種制備毫米級二氧化硅氣凝膠球的方法，采用溶膠凝膠法以二氧化硅醇溶膠通過蠕動泵流入豆油/乙醇分層裝填的容器，使溶膠在上升過程中凝膠成球體，隨后球體進行清洗、老化、超臨界干燥等流程，最終制備成直徑0.8-8mm的毫米級二氧化硅氣凝膠。該方法適用于制備純二氧化硅氣凝膠球，但無法用于金屬粉體/二氧化硅球體制備，原因為：1、制備醇溶膠過程添加酸(乙酸、甲酸、鹽酸或硫酸)，使金屬粉腐蝕或溶解，影響粉體后續使用性能；2、添加了金屬粉的混合溶膠由于密度的改變，無法在油/醇混合液體內懸浮上升，張力成球型；3、即使金屬添加量少或改變油相的粘度密度使含金屬粉的混合溶膠可以成球，混合溶膠在凝膠成球過程中金屬料由于密度大出現球體內分層，無法實現金屬粉/二氧化硅均勻復合的目的。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種二氧化硅包覆儲氫合金粉末制備成復合球體的工藝方法，以解決儲氫合金粉末與二氧化硅混合后不易成球的問題。

本發明技術方案如下：

一種儲氫合金粉末/二氧化硅復合球體，其特征在于：所述復合球體由儲氫合金粉末和氣相二氧化硅制備而成，其中儲氫合金粉末的含量小于等于70wt.％。所述復合球體的直徑優選為1-10mm。

本發明還提供了所述儲氫合金粉末/二氧化硅復合球體的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)儲氫合金粉末的制備：將冶煉加工的儲氫合金采用吸放氫循環氫化破碎、氫化球磨或直接機械破碎的辦法制備成儲氫合金粉末，篩分出粒徑小于50μm粉末備用；

2)粘結劑溶液的配制：以粘結劑、去離子水配制粘結劑溶液，粘結劑以有效成分計量，添加量為2wt％-10wt％；

3)料漿的配制：將氣相二氧化硅、儲氫合金粉末與粘結劑溶液配制成混合料漿；稱取一定量氣相二氧化硅，在攪拌條件下將粘結劑溶液緩慢加入氣相二氧化硅中，配制成二氧化硅膠體；隨后根據需要加入儲氫合金粉末，持續攪拌將粉末分散均勻，制備成混合料漿；