[發明專利]一種鎂基儲氫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202211029764.4
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115108532B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 吳勇;余洪蒽;謝鐳;鄭捷;李星國
• 申請（專利權）人: 蘇州清德氫能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/00
• 分類號: C01B3/00
• 代理公司: 蘇州瞪羚知識產權代理事務所(普通合伙) 32438
• 代理人: 張宇

本發明屬于儲氫材料技術領域，具體涉及一種鎂基儲氫材料及其制備方法。該鎂基儲氫材料為含有納米Ni@載體催化劑的LOHC?MgH₂儲氫材料，所述鎂基儲氫材料由富氫態的LOHC、MgH₂、Ni(COD)₂和催化劑載體反應制得。與現有技術相比，本發明基于N?乙基咔唑、甲基吲哚等液態有機氫載體首次提出了液態的鎂基儲氫材料。本發明首次實現了150℃以下可逆儲氫量超過6.0 wt%的鎂基儲氫材料。本發明首次實現了150℃以下循環超過100次儲氫量仍然超過5.0 wt%。

技術領域

本發明屬于儲氫材料技術領域，具體涉及一種鎂基儲氫材料及其制備方法。

背景技術

氫能源清潔無污染、高熱值等一系列的優勢使其在近幾十年備受期待，被許多人認為是解決能源問題、發展低碳經濟不可或缺的一部分。盡管氫能源正在蓬勃發展，但是制氫、儲氫和燃料電池三個方面的關鍵問題并沒有得到很好的解決。特別是作為起到氫氣制備與應用之間橋梁作用的儲氫，還未有特別成熟的可廣泛應用的儲氫方式。目前的車載儲氫方式還是利用物理型高壓儲氫罐儲氫的方式，該方式在能量效率、體積儲氫量、安全性等方面還有許多不足之處。因此，高效儲氫材料的缺乏可以說是氫能源發展中一個亟待解決的瓶頸問題。

氫化鎂擁有7.6 wt%的高儲氫量，滿足國際能源協會對車用氫源系統提出的要求（儲氫量高于5wt%），而且鎂原料資源豐富，價格低廉，是較為理想的車載儲氫材料之一，因此鎂基儲氫材料一直是儲氫領域的熱門材料，只是氫化鎂的放氫焓變高達74.5 kJ（molH₂）^-1，放氫溫度一般在300℃以上，即使通過納米限域、摻雜等手段也很難將放氫溫度降低到200℃以下，因此限制了鎂基儲氫材料的應用。另外，鎂基儲氫材料還有熱傳導困難等問題，對于大規模應用十分不利。

近期，大連化物所的何騰等人研究發現：金屬取代的有機氫化物的放氫焓變很多低于40 kJ (mol H₂)^-1，而能在室溫附近吸放氫的材料對放氫焓變范圍約為30~44 kJ (molH₂)^-1，因此這類材料在放氫焓變上是很好的儲氫材料，比如八氫吲哚鎂的放氫焓變約為42kJ (mol H₂)^-1。只是，這類金屬取代的有機氫化物熔點較高，仍是固態儲氫材料，吸放氫動力學很差，催化劑較難充分接觸并催化其吸放氫，比如八氫吲哚鋰僅能放出50%左右的氫。另外，這類材料的熱傳導問題也還是存在。

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明首次提出烷基吲哚鎂-烷基吲哚、烷基咔唑鎂-烷基咔唑儲氫材料，通過形成烷基吲哚鎂、烷基咔唑鎂的反應，降低體系放氫焓變，從而降低放氫溫度；通過引入烷基和形成溶液相，降低體系熔點，保證吸放氫過程在液態條件下進行。

發明內容

本發明目的在于提供一種能夠在200℃以下吸放氫、且吸放氫過程呈液態、儲氫量超過5.5 wt%的鎂基儲氫材料及其制備方法，解決現有技術中鎂基儲氫材料放氫溫度高和導熱性差的問題。

為了實現本發明目的而采用的技術方案為：一種鎂基儲氫材料，該鎂基儲氫材料為含有納米Ni@載體催化劑的LOHC-MgH₂儲氫材料，所述鎂基儲氫材料由富氫態的LOHC、MgH₂、Ni(COD)₂和催化劑載體反應制得；其中，所述富氫態的LOHC、MgH₂與Ni(COD)₂的摩爾比為（4~9）：1：（0.002~0.005），所述催化劑載體的用量為所述富氫態的LOHC、MgH₂與Ni(COD)₂質量總和的1~2.5 wt%。