CN102556971A - 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法 - Google Patents

一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102556971A
CN102556971A CN201010608075XA CN201010608075A CN102556971A CN 102556971 A CN102556971 A CN 102556971A CN 201010608075X A CN201010608075X A CN 201010608075XA CN 201010608075 A CN201010608075 A CN 201010608075A CN 102556971 A CN102556971 A CN 102556971A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen storage
composite hydrogen
storage material
base composite
ball
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010608075XA
Other languages
English (en)
Inventor
米菁
刘晓鹏
王树茂
吕芳
蒋利军
李志念
郝雷
郭秀梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals filed Critical Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority to CN201010608075XA priority Critical patent/CN102556971A/zh
Publication of CN102556971A publication Critical patent/CN102556971A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法,复合储氢材料通式为A(100-x)Bx,A为LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1形成的均匀混合物,B为可与LiNH2和/或MgH2中元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物的元素Bi,In,Sb,Ge,Sn等,x=3wt%~30wt%。复合储氢材料在180℃条件下可逆放氢量超过3.5wt%以上,具有良好的吸放氢动力学性能。

Description

一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法,复合储氢材料由A和B两种组元复合而成,其通式为A(100-x)Bx,其中A为LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1形成的混合物,B为可与LiNH2和/或MgH2中元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物的元素Bi,In,Sb,Ge,Sn等,x=3wt%~30wt%。采用机械球磨方法制备的复合储氢材料,表现持良好的可逆储放氢容量和动力学性能
背景技术
氢能作为一种清洁高效的能源得到了人们的广泛研究,而氢的储存与运输是氢能利用过程中急待解决的关键问题之一。自2002年Chen等人报道Li3N可逆吸氢10wt.%,氨基化合物就成了人们的研究热点(P.Chen,Z.Xiong,J.Luo,J.Lin,K.Tan.Nature 420(2002)302-304)。
Li-Mg-N-H体系在100℃时的平衡压为0.3MPa,但需要加热220℃以上才能快速放氢。Chen和David对Li-Mg-N-H体系的放氢机理研究表明,反应过程中氨基化合物和氢化物中的Li+、H+和H-离子的扩散是吸放氢过程的限制步骤(P.Chen,Z.Xiong,L.Yang,G Wu,W.Luo.J.Phys.Chem.B 110(2006)14221-14225;David,W.I.F.Jones,M.O.Gregory,D.H.Jewell,C.M.Johnson,S.R.Walton,A.P.P.Edwards.J.Am.Chem.Soc.129(2007)1594-1601)。因此,增加氨基化合物、氢化物以及固相反应产物层中Li+、H+和H-等离子的扩散速度,可改善Li-Mg-N-H体系动力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法,可以实现在200℃以下快速放氢的应用需求,可逆放氢容量高于3.5wt%
本发明涉及的Li-Mg基复合储氢材料,是由A与B两种组元混合组成,其通式为A(100-x)Bx,其中A为LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1形成的混合物,B为Bi,In,Sb,Ge和Sn中的一种。其中,x=3~30wt%;100-x=70~97wt%。
B为可与LiNH2和/或MgH2中元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物的元素Bi,In,Sb,Ge,Sn等中的一种。
B为平均粒径≤50μm的粉末。
添加量x=3wt%~30wt%;100-x=70~97wt%。
本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A95Bi5,其中,A与Bi的百分重量比为:95wt%∶5wt%。
本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A80Sb20,,其中,A与Sb的百分重量比为:80wt%∶20wt%。
本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A70Sn30,其中,A与Sn的百分重量比为:70wt%∶30wt%。
本发明的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法,包括下述步骤:
(1)、将LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1混合,混合成A组元;
(2)、将元素Bi、In、Sb、Ge和Sn的纯金属或上述两种或两种以上元素的合金机械破碎至平均粒径0.1mm的颗粒后,在纯度>99.99%的氩气保护气氛保护下球磨而成平均粒径≤50μm粉末,得到B组元;
(3)、将步骤(1)得到的A组元和步骤(2)得到的B组元按重量百分比70~97wt%∶3~30wt%混合,在0.5~6MPa的纯度>99.99%的氢气气氛保护下球磨而成。
在本发明的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法中,在所述步骤(2)中,球磨是采用行星式球磨方法,在球料重量比5∶1~50∶1,球磨时间50~200小时。
在本发明的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法中,在所述步骤(3)中,球磨是采用行星式或高能球磨方法,在球料重量比5∶1~30∶1球磨时间5~20小时。
本发明涉及的B组元制备工艺是,将金属或合金机械破碎至平均粒径0.1mm的颗粒后,采用行星式球磨方法,在球料重量比5∶1~50∶1,球磨时间50~200小时,纯度>99.99%的氩气保护气氛保护下制备而成的平均粒径≤50μm颗粒状合金粉末,磨球采用GB308-2002国家标准的GCr15钢球,直径8~15mm。
本发明复合材料的制备工艺是,采用行星式或高能球磨方法,将3~30wt%B组元与A组元(由LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1组成的混合物),在球料重量比5∶1~30∶1,球磨时间5~20小时,0.5~6MPa的纯度>99.99%的氢气气氛保护下球磨而成。磨球采用GB308-2002国家标准的GCr15钢球,直径8~15mm。
本发明的优点为:
在混合球磨过程中,组元B与A反应,在复合材料中原位析出细小、弥散、结构稳定的金属间化合物相,Li+在该相中具有大的扩散速率,在吸放氢过程中该相为Li+提供了扩散通道,同时增加了相界面和位错等缺陷的密度,从而提高了Li+、H+和H-的扩散速度,进而提高了该体系放氢动力学性能。此种复合材料准备简单,可在氢的规模化运输、燃料电池氢源等领域得到广泛应用。
附图说明
图1为A70Sb30复合材料显微形貌图。
图2为A70Sb30复合材料XRD图谱。
图3为A95Bi5复合材料显微形貌图。
图4为A80Sb20复合材料显微形貌图。
图5为对比实施例1中A100复合材料180℃放氢动力学曲线。
图6为实施例2中A95Bi5复合材料180℃放氢动力学曲线。
图7为实施例3中A80Sb20复合材料180℃放氢动力学曲线。
图8为实施例4中A70Sn30复合材料180℃放氢动力学曲线。
具体实施方式
对比实施例1
将3gA组元(LiNH2与MgH2摩尔比为2∶1)在球料比10∶1,3MPa纯度>99.99%的氢气保护气氛下,球磨10h而成。该材料180℃,0.1MPa下的放氢曲线如图5所示,其在180℃下可逆放氢4.3wt%,且用时超过8小时完成放氢过程。
实施例2
复合材料B为Bi元素。将2g金属Bi经机械破碎和机械球磨后获得平均粒径为50μm。将0.5g的Bi粉末与9.5gA组元(在A组元中,LiNH2与MgH2摩尔比为2∶1)在球料比10∶1,2MPa纯度>99.99%的氢气保护气氛下,球磨10h而成,得到A95Bi5复合材料其中,A95Bi5复合材料的显微形貌图如图3所示。结构分析表明复合材料中原位析出Li3Bi相。该复合材料180℃,0.1MPa下的放氢曲线如图6所示,其在180℃下可逆放氢4.7wt%,1小时完成放氢过程。
实施例3
复合材料组元B选择Sb元素。将3g金属Sb经机械破碎和机械球磨后获得平均粒径为40μm的金属粉末。将1g Sb粉与4gA组元(在A组元中,LiNH2与MgH2摩尔比为2∶1)在球料比20∶1,3MPa纯度>99.99%的氢气保护气氛下球磨5h而成,得到A80Sb20复合材料。其中,A80Sb20复合材料的显微形貌图如图4所示。相关结构分析表明该复合材料中原位析出Li3Sb相。该复合材料180℃,0.51Pa下的放氢曲线如图7所示。测试结果表明,该复合储氢材料在180℃条件下放氢可逆放氢3.9wt%,70分钟完成放氢过程。
实施例4
复合材料组元B选择为Sn元素。将3g金属Sn经机械破碎和机械球磨后获得平均粒径为40μm的金属粉末。将3g Sn粉与7g A组元(在A组元中,LiNH2与MgH2摩尔比为2∶1)在球料比5∶1,6MPa纯度>99.99%的氢气保护气氛下球磨20h而成,得到A70Sn30复合材料。其中,A80Sb30复合材料的显微形貌图如图1所示,A70Bi30复合材料XRD图谱如图2所示。相关结构分析表明该复合材料中原位析出Mg2Sn相。该复合材料180℃,0.1MPa下的放氢曲线如图8所示。测试结果表明,该复合储氢材料在180℃条件下总可逆放氢量3.5wt%,且1小时完成放氢过程。

Claims (9)

1.Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:由A与B两种组元按照通式A(100-x)Bx球磨混合而成,其中,x=3~30wt%,A为LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1形成的均匀混合物,B为元素Bi、In、Sb、Ge和Sn中的一种。
2.根据权利要求1所述Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:在所述通式A(100-x)Bx中,B所表示的元素与元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物。
3.根据权利要求2所述的所述Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:所述B为平均粒径≤50μm的粉末。
4.根据权利要求1或3所述Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:所述Li-Mg基复合储氢材料组成为A95Bi5,其中,A与Bi的百分重量比为:95wt%∶5wt%。
5.根据权利要求1或3所述Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:所述Li-Mg基复合储氢材料组成为A80Sb20,,其中,A与Sb的百分重量比为:80wt%∶20wt%。
6.根据权利要求1或3所述Li-Mg基复合储氢材料,其特征在于:所述Li-Mg基复合储氢材料组成为A70Sn30,其中,A与Sn的百分重量比为:70wt%∶30wt%。
7.根据权利要求1所述的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法,其特征在于:该方法包括下述步骤:
(1)、将LiNH2和MgH2按照摩尔比2∶1混合,混合成A组元;
(2)、将元素Bi、In、Sb、Ge和Sn的纯金属或上述两种或两种以上元素的合金机械破碎至平均粒径0.1mm的颗粒后,在纯度>99.99%的氩气保护气氛保护下球磨而成平均粒径≤50μm粉末,得到B组元;
(3)、将步骤(1)得到的A组元和步骤(2)得到的B组元按重量百分比70~97wt%∶3~30wt%混合,在0.5~6MPa的纯度>99.99%的氢气气氛保护下球磨而成。
8.根据权利要求7所述的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤(2)中,球磨是采用行星式球磨方法,在球料重量比5∶1~50∶1,球磨时间50~200小时。
9.根据权利要求7所述的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法,其特征在于:在所述步骤(3)中,球磨是采用行星式或高能球磨方法,在球料重量比5∶1~30∶1球磨时间5~20小时。
CN201010608075XA 2010-12-16 2010-12-16 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法 Pending CN102556971A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010608075XA CN102556971A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010608075XA CN102556971A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102556971A true CN102556971A (zh) 2012-07-11

Family

ID=46403804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010608075XA Pending CN102556971A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102556971A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103539070A (zh) * 2013-11-12 2014-01-29 安泰科技股份有限公司 一种含LiMgN的高容量储氢材料制备方法
CN105039815A (zh) * 2015-08-20 2015-11-11 广西大学 一种Mg-Li固溶体储氢材料的制备方法
CN110405219A (zh) * 2019-07-29 2019-11-05 四川大学 高功率储氢合金粉末的制备方法及高功率储氢合金粉末
CN114380275A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 安泰科技股份有限公司 一种含LiNH2和Mg复合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
CN1852860A (zh) * 2003-06-25 2006-10-25 通用汽车公司 氨基化合物/亚氨基化合物储氢材料及方法
WO2008057340A2 (en) * 2006-10-27 2008-05-15 University Of Utah Research Foundation Light metal based material system for hydrogen storage
CN101623627A (zh) * 2008-07-10 2010-01-13 北京有色金属研究总院 改善Li-Mg-N-H体系储氢材料放氢动力学的催化剂及其使用方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1852860A (zh) * 2003-06-25 2006-10-25 通用汽车公司 氨基化合物/亚氨基化合物储氢材料及方法
WO2008057340A2 (en) * 2006-10-27 2008-05-15 University Of Utah Research Foundation Light metal based material system for hydrogen storage
CN101623627A (zh) * 2008-07-10 2010-01-13 北京有色金属研究总院 改善Li-Mg-N-H体系储氢材料放氢动力学的催化剂及其使用方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103539070A (zh) * 2013-11-12 2014-01-29 安泰科技股份有限公司 一种含LiMgN的高容量储氢材料制备方法
CN103539070B (zh) * 2013-11-12 2015-11-25 安泰科技股份有限公司 一种含LiMgN的高容量储氢材料制备方法
CN105039815A (zh) * 2015-08-20 2015-11-11 广西大学 一种Mg-Li固溶体储氢材料的制备方法
CN110405219A (zh) * 2019-07-29 2019-11-05 四川大学 高功率储氢合金粉末的制备方法及高功率储氢合金粉末
CN114380275A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 安泰科技股份有限公司 一种含LiNH2和Mg复合储氢材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101457321B (zh) 一种镁基复合储氢材料及制备方法
CN100360695C (zh) 一种纳米镁基复合材料及其制备方法和用途
CN101476070B (zh) 一种镁基储氢合金及其制备方法
CN101264863B (zh) 用反应球磨直接合成金属配位氢化物储氢材料的方法
WO2005091764A2 (en) Regeneration of hydrogen storage system materials and methods including hydrides and hydroxides
CN100431945C (zh) 一种镁基储氢材料的制备方法
CN101733155B (zh) 一种Li-Mg-B-N-H催化可逆储氢材料及其制备方法
CN102586660B (zh) 一种添加金属硫化物的镁基储氢合金复合材料
CN102634714A (zh) 添加铜元素的镁铝系储氢合金及制备方法
CN102556971A (zh) 一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法
CN101920936A (zh) 金属锂基复合储氢材料及其制备方法与用途
CN101351568A (zh) 用于可逆储氢的Li-B-Mg-X体系
CN111620302B (zh) 一种金属氨基硼烷复合储氢材料
CN103183314A (zh) 一种泡沫状结构的复合储氢材料及其制备方法
CN1651587A (zh) 一种REMg3型贮氢合金及其制备方法
CN1876561A (zh) 一种Li-Mg-N-H储氢材料及其制备方法
CN101746719B (zh) NaAlH4-钛钒固溶体复合储氢材料及其制备方法
CN100482833C (zh) 经表面催化的高活性镁基储氢材料及制备方法
CN101029365A (zh) 一种高活化性能的钒基固溶体贮氢合金
JP2008013375A (ja) 水素化物複合体及び水素貯蔵材料
CN104030246B (zh) 一种铝锂储氢材料及其制备方法
CN101992056B (zh) 络合氢化物和储氢合金的复合储氢材料
CN1272460C (zh) RE-Mg-Ni三元或三元以上体系储氢合金及其非晶合金的制备方法
CN101412495B (zh) 铝氢化钠和稀土-镍基合金复合储氢材料及其制备方法
CN101623627B (zh) 改善Li-Mg-N-H体系储氢材料放氢动力学的催化剂及其使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120711