[發明專利]一種適用于低壓固態儲氫的儲氫合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110030086.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112877567B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 韓樹民;張璐;王文鳳;席寧
• 申請（專利權）人: 包頭中科軒達新能源科技有限公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05;C22F1/10;C22F1/02;C22C1/02;C22C1/03;C01B3/00
• 代理公司: 北京壹川鳴知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11765
• 代理人: 賈彥虹

本發明公開了一種適用于低壓固態儲氫的儲氫合金及其制備方法，所述儲氫合金可由R_1?x?yM_xMg_y(Ni_1?bT_b)_a化學通式表示，式中，x、y、a、b表示摩爾比，0≤x≤0.35，0.15≤y≤0.30，2.90≤a≤4.10，且b的取值滿足0≤ab≤0.20；本發明還提供了上述合金的制備方法，經過配料、熔煉及熱處理制備儲氫合金，制備方法簡單，能夠有效消除合金中AB₅相和AB₂相非超晶格結構，保證所得合金的超晶格相結構純度及其儲氫性能，制備的儲氫合金在25~100℃條件下，可逆吸放氫容量均大于1.6wt%，5min之內即可吸放氫至最大容量的80%以上，且放氫平臺壓力大于1MPa。

技術領域

本發明屬于新能源材料領域，涉及一種適用于低壓固態儲氫的儲氫合金及其制備方法。

背景技術

當今社會能源與環境問題的凸顯迫使人們尋求清潔的可再生能源，從而使得儲量豐富、來源廣泛、零污染的氫能躍入人類的視野，并受到日益廣泛關注。當前，以氫燃料電池為代表的氫能產業正在加速發展，受到世界發達國家政府和企業的高度重視，已成為世界經濟新的增長點。我國也高度重視氫能的發展及應用。根據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》預計，到2030年，我國氫燃料電池車保有量將達到200萬輛，占全國汽車總產量比重約5%。屆時，中國有望成為全球最大的燃料電池汽車市場，氫燃料電池汽車產業產值有望突破萬億元大關。

氫燃料電池汽車產業鏈包括制氫、運氫、加氫、車載儲氫、燃料電池系統、汽車電力驅動系統等環節。但受氫燃料自身特性限制，車載儲氫當前已成難以攻克的環節。目前車載儲氫技術主要有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和固態儲氫等。高壓氣態儲氫因技術相對成熟、成本相對較低成為目前氫燃料電池汽車主要儲氫技術，其車載儲氫瓶大多使用35MPa高壓儲氫瓶，體積儲氫密度為20kg/m3，但目前高壓加氫站成本偏高，而且仍存在體積儲氫密度偏低和安全隱患大等問題。

低壓固態儲氫技術因其具有高安全性和高密度的特點而備受關注，其工作壓力僅有5MPa，而且體積儲氫密度可達40-50kg/cm³。目前，在眾多固態儲氫材料中，儲氫合金以其體積儲氫密度高、安全穩定性好和應用條件溫和而成為目前最具實際應用價值的選擇。在現有不同系列的儲氫合金中，AB₅型儲氫合金易活化、吸放氫速度快、滯后小，但合金儲氫量低，難以滿足日益增長的燃料電池產業需求，而AB₂型儲氫合金儲氫量大，但其吸/放氫平臺壓力低且成本較高。此外，常見儲氫合金還包括Ti、Zr系Laves相合金和Mg系合金，然而前者雖然儲氫容量較高，但活化困難，動力學性能不理想；而后者儲氫容量最具優勢，但是吸放氫溫度過高，動力學性能遲滯，均制約著其大規模應用。因此，開發儲氫容量高、吸/放氫平臺壓力高、吸/放氫速率快、易活化的新型儲氫合金以滿足低壓固態儲氫裝置及加氫站應用需求是目前低壓固態儲氫技術領域亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容