CN102031434A - 一种镁基储氢合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种镁基储氢合金材料及其制备方法 Download PDF

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欧阳柳章
林怀俊
王辉
曾美琴
朱敏
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Abstract

本发明公开了一种镁基储氢合金材料，按质量百分比，该合金材料包含：镁30％～36％、镧60％～66％、过渡金属2％～5％，把镁粉、镧粉、过渡金属粉分别按照上述比例混合，在感应熔炼炉中熔炼5分钟，温度1500℃冷却后得到合金铸锭；合金铸锭碎成块状，并置于锥形出口的石英管内，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料，本发明可逆储氢容量接近理论值，在室温下能快速吸氢，放氢温度也有所降低。

Description

一种镁基储氢合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及储氢合金材料及其制备工艺领域，特别涉及一种镁基储氢合金材料及其制备方法。
背景技术
氢能的存储问题是氢能大规模商业化应用的一大瓶颈，镁基合金由于具有较高的储氢容量，资源丰富，廉价而有着良好的应用前景。但镁基储氢合金的表面容易生成氧化膜，且氢原子在其表面的离解率低，这就使得合金的吸放氢动力学性能差，而且需要在较高的温度下工作，使得其实际应用变得比较困难。近年来研究人员采用了多种办法来弥补这些不足，如机械合金化，添加过渡族金属元素，采用催化剂，形成亚稳相等。
通过在镁基储氢合金中添加稀土元素，合金的放氢温度明显降低；再添加少量的过渡族金属，合金的放氢温度进一步降低。但与此同时，合金的可逆储氢量也有所降低，这主要是因为稀土元素尽管吸氢较容易，但是脱氢温度很高(完全脱氢要600℃以上)，这就意味着吸放氢循环在较低温度下不能实现；加上过渡族金属不容易弥散分布在合金基体中，因为对合金放氢的催化作用不显著。因而，制备晶粒细小的合金，并且让过渡族金属均匀地分布在合金基体中就显得尤为重要。
传统的熔炼方法制备的合金晶粒粗大，且其中的过渡族金属容易团聚，合金的可逆储氢量低，而且放氢温度过高，吸放氢循环寿命较低，这就使得其实际应用困难重重，因而对其结构进行改性显得十分必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种镁基储氢合金材料及其制备方法，本发明合金材料的可逆储氢量高，放氢温度低，吸放氢循环寿命长。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种镁基储氢合金材料，按质量百分比，该合金材料包含：镁30％～36％、镧60％～66％、过渡金属2％～5％。
所述过渡金属包括镍、钛、钴、铬中的任意一种。
上述镁基储氢合金材料的制备方法，在于如下步骤：
(1)把镁粉、镧粉、过渡金属粉分别按照30％～36％、60％～66％、2％～5％质量百分比比例混合，在感应熔炼炉中熔炼5～10分钟或者3分钟或者8分钟，温度范围1300～1500℃，或者1300℃或者1400℃或者1480℃。冷却后得到合金铸锭；
(2)步骤(1)中得到的合金铸锭碎成块状，并置于锥形出口的石英管内，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料。合金带的宽度约4mm、厚度约0.09mm。
步骤(2)所述旋淬，是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa～10-2Pa。
步骤(2)所述旋淬，是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa或者10-2Pa或者4×10-3Pa或者8×10-3Pa。
将步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为22℃～25℃，时间为4天～30天。
步骤(1)中，在感应熔炼炉中熔炼3分钟或者8分钟。
本发明镁基储氢合金材料，可作为制造电池的材料、氢气的分离以及回收和净化材料、制冷或采暖设备材料等。
本发明与现有技术相比，优点及效果在于：
(1)晶粒尺寸小。经过快速冷却真空室下旋淬和随后时效之后，本发明镁基储氢合金材料的晶粒得到了细化；
(2)第二相的催化作用。快冷后过渡族金属原子均匀地溶进合金基体中，并在随后的时效处理中析出，作为第二相且均匀地分布在合金基体中，对合金的吸放氢有着催化作用；
(3)本发明镁基储氢合金材料的可逆储氢量增大，接近理论值；
(4)本发明镁基储氢合金材料的循环性能提高，且循环滞后性小；
(5)本发明镁基储氢合金材料的放氢温度有较大程度降低，放氢动力学明显改善。
附图说明
图1是本发明步骤(2)通过高压氩气将熔化成液态的镁基储氢合金，吹到高速旋转的铜质辊轮表面，进行旋淬的示意图。
图2是本发明旋淬的镁基储氢合金带形貌示意图。
图3是本发明镁—镧—镍合金经过感应熔炼、辊轮旋淬、快淬后再经过4天和14天时效处理的XRD图谱。
图4是本发明结构改性后的镁—镧—镍合金的吸氢动力学性能图表。
图5是本发明结构改性后的镁—镧—镍合金的压力—成分—等温曲线图表。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)把镁粉、镧粉和镍粉按照质量分数33％∶64％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1500℃熔炼5分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为23m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为14天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。如图3和4所示，得到的合金具有良好的储氢性能。
实施例2
(1)镁粉、镧粉和钛粉按照质量分数35％∶62％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1500℃熔炼5分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为40m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为30天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。
实施例3
(1)镁粉、镧粉和镍粉按照质量分数34％∶63％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1500℃熔炼5分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为30m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为20天。
实施例4
(1)镁粉、镧粉和镍粉按照质量分数35％∶62％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1500℃熔炼5分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为35m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为18天。
实施例5
(1)把镁粉、镧粉和镍粉按照质量分数33％∶64％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1300℃熔炼3分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为23m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-2Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为14天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。如图4和5所示，得到的合金具有良好的储氢性能。
实施例6
(1)镁粉、镧粉和钛粉按照质量分数35％∶62％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1400℃熔炼8分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为40m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-2Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为30天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。
实施例7
(1)镁粉、镧粉和钛粉按照质量分数34％∶63％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1480℃熔炼10分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为30m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为20天。
实施例8
(1)镁粉、镧粉和钛粉按照质量分数35％∶62％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1400℃熔炼8分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为40m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为4×10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为30天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。
实施例9
(1)把镁粉、镧粉和镍粉按照质量分数33％∶64％∶3％的配比混合均匀，在常规感应熔炼炉中1500℃熔炼5分钟，冷却后得到合金铸锭；
(2)将合金铸锭碎成小块状，并置于锥形出口的石英管内，如图2所示，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的铜质辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料；合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
上述步骤(2)铜质辊轮转速为23m/s。
上述步骤(2)旋淬是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为8×10-3Pa。
(3)将上述步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为25℃，时间为14天，最后得到镁基储氢合金为使用样品。
上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种镁基储氢合金材料，其特征在于：按质量百分比，该合金材料包含：镁30％～36％、镧60％～66％、过渡金属2％～5％。
2.权利要求1所述的镁基储氢合金材料，其特征在于：所述过渡金属包括镍、钛、钴、铬中的任意一种。
3.权利要求1或2所述的镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于如下步骤：
(1)把镁粉、镧粉、过渡金属粉分别按照30％～36％、60％～66％、2％～5％质量百分比比例混合，在感应熔炼炉中熔炼5～10分钟，温度范围1300～1500℃冷却后得到合金铸锭；
(2)将步骤(1)中得到的合金铸锭碎成块状，并置于锥形出口的石英管内，把石英管置于感应熔炼炉的中频感应线圈中使其熔化成液态，再通过高压氩气吹到高速旋转的辊轮表面进行旋淬，快速冷却甩出合金带，即得到镁基储氢合金材料。
4.根据权利要求3所述的镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述旋淬，是在快速冷却真空室下旋淬，真空室内的真空度为10-3Pa或者10-2Pa或者4×10-3Pa或者8×10-3Pa。
5.根据权利要求3所述的镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于，将步骤(2)得到的合金带放置于氩气保护气氛中，温度为22℃～25℃，时间为4天～30天。
6.根据权利要求3所述的镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在感应熔炼炉中熔炼3分钟或者8分钟。
7.根据权利要求3所述的镁基储氢合金材料的制备方法，其特征在于，所述合金带的宽度4mm、厚度0.09mm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646454A (zh) * 2012-04-06 2012-08-22 华北电力大学 一种外置式防止氢爆的核电站严重事故缓解装置及方法
CN102843851A (zh) * 2012-05-04 2012-12-26 上海华力微电子有限公司 一种等离子发生装置及方法
CN105642883A (zh) * 2016-01-12 2016-06-08 华南理工大学 一种核壳结构镁基储氢材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616432A (en) * 1994-06-14 1997-04-01 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical hydrogen storage alloys and batteries fabricated from Mg containing base alloys
CN1563453A (zh) * 2004-04-01 2005-01-12 桂林电子工业学院 一种RexMgyNi4－zAz储氢合金及非晶制备方法
CN1651587A (zh) * 2005-02-02 2005-08-10 华南理工大学 一种REMg3型贮氢合金及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616432A (en) * 1994-06-14 1997-04-01 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical hydrogen storage alloys and batteries fabricated from Mg containing base alloys
CN1563453A (zh) * 2004-04-01 2005-01-12 桂林电子工业学院 一种RexMgyNi4－zAz储氢合金及非晶制备方法
CN1651587A (zh) * 2005-02-02 2005-08-10 华南理工大学 一种REMg3型贮氢合金及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Journal of alloys and compounds》 20061128 Kazuhide Tanaka Hydride stability and hydrogen desorption characteristics in melt-spun and nanocrystallized Mg-Ni-La alloy 第432-439页 3-7 第450卷, *
《Scripta Materialia》 20061002 L.Z. Ouyang et al The hydrogen storage behavior of Mg3La and Mg3LaNi0.1 第1075-1078页 1-7 第55卷, *
《强激光与粒子束》 20090131 兰占军等 单辊旋淬法制纳米晶铜铍合金及结构分析 第58-62页 3-7 第21卷, 第1期 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646454A (zh) * 2012-04-06 2012-08-22 华北电力大学 一种外置式防止氢爆的核电站严重事故缓解装置及方法
CN102646454B (zh) * 2012-04-06 2014-10-29 华北电力大学 一种外置式防止氢爆的核电站严重事故缓解装置及方法
CN102843851A (zh) * 2012-05-04 2012-12-26 上海华力微电子有限公司 一种等离子发生装置及方法
CN102843851B (zh) * 2012-05-04 2015-01-28 上海华力微电子有限公司 一种等离子发生装置及方法
CN105642883A (zh) * 2016-01-12 2016-06-08 华南理工大学 一种核壳结构镁基储氢材料及其制备方法

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