CN1048832A - 制造高压超纯氢用的贮氢合金 - Google Patents
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Abstract
一种制造高压超纯氢用的贮氢合金，其化学式为
Mn0.95Cu0.05Ni5-XAlXZry，式中x＝0.05～0.15，
y＝0.05～0.20，优先选用：
Mn0.95Cu0.05Ni4.95Al0.05Zr0.10，其金属氢化物加温
至97～100℃，氢分解压达到13MPa以上，满足市售
高压瓶氢的压力要求；以纯度为99.99％纯氢为原料，
经本贮氢合金一次净化，可获得纯度为99.9999％的
超纯氢。
Description
本发明涉及一种稀土金属化合物。
氢是一种重要的工业原料，也是未来的主要能源之一。氢的主要技术指标是它的压力和纯度，市售的瓶氢，要求其压力不低于12.3MPa（125kg/cm2），对于纯度，随氢的应用场合不同而不同。
关于氢的增压，传统的方式是采用往复式压缩机压缩，如采用机械压缩机，可用于压缩纯度不高于99.99%的氢，膜压机可用于压缩纯度不高于99.999%的氢。应用往复式压缩机其缺陷是能耗高，且存在振动、磨损、噪音、油污以及使氢纯度降级等弊病。
目前，贮氢合金被广泛应用于氢的净化、贮运、压缩，利用贮氢合金-氢系的分解压随温度升高而增大的特性，将贮氢合金在室温下吸氢而形成金属氢化物，给金属氢化物加热便可获得较高压力的解吸氢。例如：
（1）、1971年，美国布鲁克海文国家实验室（简称BNL）的J·Reilly等人用氢化物VH2在18℃吸氢，50℃解吸压缩，氢压由7atm提高到24atm（Rev.Sci.Instrum.42，1495）。
（2）、随后，荷兰Van Mal用贮氢合金LaNi5制成用于制冷的氢压缩器，15℃吸氢，160℃解吸压缩，氢压由4atm压缩到45atm（Philips.Res.Repts.Suppl.，1976，No.1 P67）。
（3）、1981年，美国Ergenics公司研制的氢压缩器，用贮氢合金LaNi4.5Al0.5，升温到300℃，使氢增压到75atm（Am.Chem.Soc.Symp.Ser.164，223）。
（4）、日本专利JP55-149104提供的多级压缩方案，其最高压力级用贮氢合金MmNi5，加热至80℃，压力为5.9MPa。
上述方案的共同缺陷是：现有的贮氢合金材料都不能将氢压提高到12.3MPa以上，达不到市售高压瓶氢的压力要求。
本发明的任务在于提供一种制造高压超纯氢用的贮氢合金，在室温下吸氢净化，加热到97～100℃解吸增压，获得纯度为99.9999%及压力为13MPa的高压超纯氢，满足市售瓶氢氢压达到12.3MPa以上的需求。
本发明的贮氢合金含有混合稀土金属元素，其特征在于：分子式为：
式中x＝0.05～0.15，y＝0.05～0.20，混合稀土金属Mm采用国家牌号RECe-45，它的总稀土金属含量不小于98%，在稀土金属中Ce含量不小于45%，杂质含量Fe不大于1.0%，Si不大于0.15%，S不大于0.02%，P不大于0.01%。
本贮氢合金分子式优先选用：
本贮氢合金氢化物加热解吸增压压缩的分解压表达式为：
LnPH2＝10.35- 2889/(T)
式中PH2单位为MPa，T为绝对温度。根据不同的压力要求选择相应的加热温度。氢分解压为15MPa时，其加热温度为97～100℃。图1为氢分解压-温度关系图，图中：
A-采用现有的MmNi5氢化物。
B-采用Mm0.95Cu0.05Ni5-xAlxZry氢化物。
本贮氢合金为单相组织。
应用本贮氢合金实现氢气净化，可根据净化后的纯度要求，选择合适的原料氢以及解吸氢的消耗量来达到。如要求净化后纯度达到99.9999%的超纯氢，则选用纯度为99.99%的纯氢为原料，经过本贮氢合金一次净化，获得纯度为99.9999%的超纯氢，净化过程，解吸氢消耗量为10%;若在本贮氢合金一次净化前，先经过一个内装钯分子筛和5A分子筛的催化脱氧干燥器预净化，以纯度为99%、压力为2.0～3.0MPa普氢为原料，可获得纯度为99.9999%、压力为13MPa的高压超纯氢，净化过程，解吸氢消耗量为5%。
实施例：
制造贮氢合金Mm0.95Cu0.05Ni4.95Al0.05Zr0.10，混合稀土金属Mm采用国家牌号RECe-45，Ni-1电解镍，Cu-纯度≥99%电解铜，Al-工业纯铝，Zr-纯度≥95%棒料或片料。Mm、Cu、Ni、Zr置于真空感应炉的高纯氧化铝坩埚中，Al留在料仓内，感应炉经抽空排气，在充氩保护气氛下进行熔炼，Mm、Cu、Ni、Zr熔化后加入Al，在氩气氛下浇注成铸锭。冷却至100℃以下取出，破碎成粒状或块状，表面具有很亮的银灰色金属光泽，很容易破碎。
活化步骤：破碎后的贮氢合金装入耐压容器，抽空排气至1～10Pa，导入纯度不低于99.9%、压力为6.0MPa氢气，与贮氢合金接触几分钟至几十分钟的孕育期，贮氢合金开始吸氢并膨胀开裂，表面积增大，活化加快，经若干小时，活化完成，即可投入正常使用。
根据所需氢压高低，确定加热温度，一旦升温，吸氢饱和的合金氢化物解吸增压释放充氢。合金冷却至室温，导入2.0～3.0MPa氢气，重复吸氢、解吸增压过程。
根据对净化后氢气纯度的需求，选择原料氢和解吸氢的消耗量，如要求净化后的纯度为99.9999%，则原料氢选用纯度为99.99%的纯氢，经本贮氢合金一次净化，驱除杂质气体，解吸氢消耗量为10%。
同现有技术比较，本发明具有以下优点：
1、氢分解压高。只需用热水加热至97～100℃，分解压即可达到13MPa，足够满足市售钢瓶氢的压力要求，而现有技术则无法实现。
2、活化简便。本贮氢合金在室温下与6.0MPa氢接触数小时即完成活化，并可投入使用;而MmNi5需在200℃下脱气，再在室温下与6.0MPa氢接触，接着向1atm大气释放，如此重复2～10次，活化才告完成。
3、吸氢量大，放氢率高。活化后的合金试样，在20℃时吸氢3分钟达到饱和，合金含氢量达到1.4wt%，对1atm大气释放，6分钟放出95%，而现有的MmNi58分钟放出80%。
Claims (2)
1、一种制造高压超纯氢用的贮氢合金，含有混合稀土金属元素，其特征在于：该贮氢合金的化学式为：
式中X=0.05～0.15，y=0.05～0.20，混合稀土金属Mm采用国家牌号RECe-45。
2、根据权利要求1的贮氢合金，其特征在于：优先选用的化学式为
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| CN110157951A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-23 | 宜宾天原集团股份有限公司 | 储氢合金材料的制备方法 |
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1990
- 1990-08-19 CN CN90102921A patent/CN1021901C/zh not_active Expired - Fee Related
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