一種鎂鋁硼鎳基儲氫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲氫材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)化石燃料的燃燒導(dǎo)致環(huán)境問題日益加劇，開發(fā)出新型無污染的能源成為了燃眉之急。氫能具有干凈、能量高、不會產(chǎn)生二次污染等很多優(yōu)點，因此氫能源的開發(fā)引起了人們極大的興趣。鎂系儲氫合金是很有發(fā)展前途的儲氫材料，它具有密度小(1.74g/cm3)，容量高(7.6wt.%)，資源豐富、價格低廉等優(yōu)點。但是鎂的吸/放氫條件往往比較苛刻，需要達到300度以上，動力學(xué)比較慢，活化困難。
[0003]申請?zhí)枮?01410841643.9的中國發(fā)明專利申請公開了一種納米級Mg-Y-Ni儲氫合金粉的制備方法，主要是將Mg、Y和Ni加入高溫蒸發(fā)器內(nèi)的坩禍中，抽真空后充入氮氣，開啟等離子槍產(chǎn)生等離子轉(zhuǎn)移弧對原料加熱融化，合金液開始蒸發(fā)并隨氮氣進入粒子控制器內(nèi)，冷卻顆粒輸送到氣固分離器內(nèi)得到形狀為球形的納米級Mg-Y-Ni儲氫合金粉。該方法雖然制備出的儲氫合金顆粒小，吸/放氫快。但是制備方法復(fù)雜，得到的合金應(yīng)用條件受到限制，容易氧化。
[0004]專利號為201010525735.8的中國發(fā)明專利公開了一種Mg-RE-Ni合金儲氫材料的制備方法，是將Mg、RE和Ni粉混合、粉磨均勻，得到混合物后在氬氣保護下進行壓片，并用石墨粉進行密封，管式爐或馬弗爐中進行粉末燒結(jié)得到燒結(jié)合金，將合金粉在氬氣保護下進行間歇式球磨，即得結(jié)構(gòu)為納米晶/非晶的鎂基復(fù)合儲氫材料。該方法雖然制備的合金組分易控制，但是制備周期長，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]專利號為201210503872.0的中國發(fā)明專利公開了一種鎂銀儲氫材料的制備方法，首先通過感應(yīng)熔煉鎂銀合金，熔煉合金經(jīng)退火后于手套箱中磨成100目的粉末，在粉末中添加5wt.%的TiF3后于球磨罐中球磨30小時得到鎂銀儲氫材料。該方法雖然制備的合金制備過程簡單、易控制、容量高，但是造價貴，原料多。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡單、吸/放氫動力學(xué)行為良好的鎂鋁硼鎳基儲氫材料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的鎂招硼鎳基儲氫材料的化學(xué)組分為:xAl-yB-zN1-(l-x-y-z)Mg,其中X, y, z 為質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wt.% ),1%^ 5%,0.5%^y^ 1%，5%<ζ<20%。
[0008]本發(fā)明的制備方法如下:
[0009]首先將鎂粉、鎳粉、硼粉、鋁粉按照組分混合均勻，壓成直徑為1mm高為8mm的圓柱，用鉭包裹，然后使用六面頂壓機在4?6GPa，1200?1800 °C下保溫保壓30?60min后，立即使用液氮快速冷卻該合金后得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0011]1、方法簡單，采用高壓法，使得合金中鎂與鎳形成Mg6Ni第二相沉積在晶界出現(xiàn)二次枝晶，降低晶/相界之間的距離，縮短氫擴散的路程。
[0012]2、添加鋁有助于增加吸氫總量，硼作為催化劑有利于降低放氫溫度。
[0013]3、制得儲氫材料具有儲氫量大、循環(huán)性能好、放氫溫度低，吸放氫動力學(xué)性能好的優(yōu)點。
[0014]4、原料豐富、價格低廉、生產(chǎn)周期短。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例1制得的74Mg-5Al-lB-20Ni的光學(xué)組織圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例2制得的86Mg-3Al-lB-10Ni的XRD圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例3制得的93.5Mg-lAl-0.5Β-5Ν?在300°C下的吸氫動力學(xué)圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實施例3制得的93.5Mg-lAl-0.5Β-5Ν?在300°C下的放氫動力學(xué)圖。
【具體實施方式】
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[0019]實施例1
[0020]取2.96gMg粉、0.2gAl粉、0.04gB粉、0.8gNi粉混合均勻后，壓成直徑為1mm高為8mm的圓柱，用鉭包裹，然后使用六面頂壓機在4GPa，1200°C下保溫保壓30min后，立即使用液氮快速冷卻該合金合，得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。如圖1所示，可以看出樣品存在大量豐富的二次枝晶，為氫原子的擴散提供更多的通道。
[0021]實施例2
[0022]取3.44gMg粉、0.12gAl粉、0.04gB粉、0.4gNi粉混合均勻后，壓成直徑為1mm高為8mm的圓柱，用鉭包裹，然后使用六面頂壓機在6GPa，1800°C下保溫保壓60min后，立即使用液氮快速冷卻該合金合，得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。如圖2所示，可以看出樣品的組成為Mg6Ni+Mg 相。
[0023]實施例3
[0024]取3.74gMg粉、0.04gAl粉、0.02gB粉、0.2gNi粉混合均勻后，壓成直徑為1mm高為8mm的圓柱，用鉭包裹，然后使用六面頂壓機在4GPa，1400°C下保溫保壓45min后，立即使用液氮快速冷卻該合金合，得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。如圖3所示，可以看出經(jīng)過樣品在300°C下3000S內(nèi)吸氫量達到3.8%，如圖4所示，可以看出樣品在300 °C下300S內(nèi)的放氫動力學(xué)。
【主權(quán)項】
1.一種鎂招硼鎳基儲氫材料，其特征在于:它的化學(xué)組分為xAl-yB-zN1-(l-x-y-z)Mg,其中 X，y, z 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wt.% ),1%^ 5%,0.5%^y^ 1%，5%<ζ<20%。2.權(quán)利要求1所述的鎂鋁硼鎳基儲氫材料的制備方法，其特征在于:首先將鎂粉、鎳粉、硼粉、鋁粉按照組分混合均勻，壓成直徑為10_高為8_的圓柱，用鉭包裹，然后使用六面頂壓機在4?6GPa，1200?1800°C下保溫保壓30?60min后，立即使用液氮快速冷卻該合金后得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。
【專利摘要】一種鎂鋁硼鎳基儲氫材料，它的化學(xué)組分為xAl-yB-zNi-(1-x-y-z)Mg,其中x,y,z質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wt.％)，1％≤x≤5％，0.5％≤y≤1％，5％≤z≤20％；所述儲氫材料的制備方法是：首先將鎂粉、鎳粉、硼粉、鋁粉按照組成混合均勻，壓成直徑為10mm高為8mm的圓柱，然后使用六面頂壓機在4～6GPa，1200～1800℃下保溫保壓30～60min后，立即使用液氮快速冷卻該合金后得到鎂鋁硼鎳基儲氫材料。本發(fā)明制備方法簡單、生產(chǎn)周期短，制得的儲氫合金具有活化周期短，吸放氫速率快等優(yōu)異性能。
【IPC分類】C22C23/00, C22C1/04
【公開號】CN105274411
【申請?zhí)枴緾N201510687910
【發(fā)明人】彭秋明, 吳文濤, 張志偉, 劉洋
【申請人】燕山大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月22日