[發明專利]一種調控Mg-Y-Zn鎂合金儲氫性能的方法

在審

• 申請號: 202011499102.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112624038A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張健;姚遠;何柳;周小杰;喻林萍;盧先正;陳小敏
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00;C22C1/03;C22C23/06;B23D71/00
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本發明屬于鎂合金儲氫領域，涉及一種通過調制鎂合金切屑形貌來調控其儲氫性能的方法。該鎂合金是由Mg、Y、Zn三種元素組成，以Mg相為主，還有少量的長周期堆垛結構（LPSO）分散在合金中。首先通過半連續鑄造方法得到鑄態塊體鎂合金，隨后采用目數相同但截面形狀不同的扁平、圓弧和三角形銼刀對塊體合金進行銼削，將所得切屑進行過篩，最終得到具有不同切屑形貌的鎂基儲氫合金樣品。在360℃溫度下，扁平、圓弧和三角形銼刀銼削的切屑在25min內吸氫量分別達6.2wt%、5.9wt%和5.7wt%，在該溫度下30min內三種切屑的放氫量均可達7.0wt%左右，且放氫速率由快到慢依次為圓弧、三角形、扁平銼刀銼削的切屑；此外，這些切屑也具有較強的抗氧化性能。本發明所涉及的鎂基儲氫合金切屑制備工藝簡單，操作方便，是一種可宏量制備鎂基儲氫粉體并實現其形貌與性能調控的方法，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于鎂合金儲氫領域，尤其是一種調控Mg-Y-Zn鎂合金儲氫性能的方法。

背景技術

隨著世界經濟規模的不斷擴大，人類對于能源的需求也日益劇增。當今在全球范圍內的能源供給主要還是依靠化石資源，但是隨之產生了兩個主要的問題：環境污染和能源枯竭，這嚴重限制了人類的生存和發展，所以亟需尋找和開發新能源。氫能被譽為21世界清潔能源，并且具有無污染、熱量高、儲量豐富等優點，但氫的安全高效儲存仍面臨較大挑戰。由于鎂具有儲量豐富、成本低以及安全性高等優點，被視為最適合作為氫的儲存介質之一。然而，鎂基儲氫合金存在放氫溫度高、吸放氫速率慢、可逆循環性能差等缺點，從而限制了其應用。雖然經過幾十年的研究，鎂基儲氫合金的儲氫性能得到很大改善，但離實際應用仍有很大差距。

合金化可顯著降低鎂基儲氫合金的熱力學穩定性，是降低放氫溫度的有效方法之一。但是，由于鑄造出來的合金為塊體，要作為儲氫材料應用，必須將塊體粉碎成細小的顆粒。迄今為止，將塊體粉碎的方法有機械粉碎、機械球磨以及人工銼削等。有研究表明使用銼刀不僅可以加快合金的吸放氫速率，還可以提高合金的抗氧化性，是一種有望將來大批量制備儲氫材料的方法之一。

然而關于這方面的研究并不夠深入，并沒有研究者關注銼刀橫截面形狀對切屑形貌及其儲氫性能的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用截面形狀不同的銼刀銼削Mg-Y-Zn鎂合金，通過調制不同形貌的切屑進而實現調控其儲氫性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

1. 將純鎂、純鋅和中間合金Mg-30%Y(wt%)按照一定的比例進行熔煉；

2. 利用半連續鑄造的方法制備出鑄態Mg_98.5Y₁Zn_0.5合金；

3. 使用砂紙去除鑄錠表面的氧化層；

4. 使用目數相同但截面形狀不同的金剛石銼刀對塊狀合金在空氣中進行人工或機械挫削；

5. 將幾種不同的切屑用200~400目篩子進行過篩，得到儲氫合金樣品，隨后在手套箱中保存；

6. 由于金剛石銼刀截面形狀不同，得到的幾種切屑具有不同的尺寸大小和微觀形貌，這些因素共同導致了幾種切屑儲氫性能不同。在360℃溫度下，扁平、圓弧和三角形銼刀銼削的切屑在25min內吸氫量分別達6.2wt%、5.9wt%和5.7wt%，并且在該溫度下30min內三種切屑的放氫量均可達7.0wt%左右，放氫速率由快到慢依次為圓弧、三角形、扁平銼刀銼削的切屑。

附圖說明

圖1為發明實施例中截面分別為扁平、三角形以及圓弧形狀的金剛石銼刀，(a)為三種銼刀截面示意圖，(b)為三種銼刀實物圖。