CN107190164B - 一种镁铝合金制氢材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁铝合金制氢材料的制备方法；镁铝合金制氢材料以镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉为前驱体，机械混合弱酸盐、压块、高温处理，获得镁铝合金制氢材料；镁与铝的摩尔比值为0.1～1，弱酸盐为镁铝合金质量的0.01～20wt％；弱酸盐的阳离子为钠、钾、钙、钡和锶的一种；弱酸盐阴离子为铋酸根、锡酸根、铁酸根、锗酸根、偏铝酸根和偏锌酸根的一种；该制氢材料在水或中性水溶液中快速水解产生氢气，在便携式制氢领域具有很好的应用前景。

Description

一种镁铝合金制氢材料的制备方法

技术领域

本发明属于制氢领域，具体涉及一种镁铝合金制氢材料的制备方法。

背景技术

金属制氢材料，如镁、铝、锌等，具有价格低廉、水解条件温和、氢气产量大等优点，是便携式氢源的选择之一。常规的金属水解制氢通常在酸或碱性溶液进行，对使用者会带来潜在的危害，对设备材质要求耐腐蚀；这无形中限制了金属制氢材料的应用开发。

现今，很多科研人员添加其它金属如铋、锡、镍等，形成合金相，极大提高了镁、铝等金属在中性水及溶液中的反应活性。发明专利(一种制氢Al基合金复合材料及其制备和使用方法，CN 1013583108)采用了铝锡等合金与碳纳米材料高温复合，该体系在中性水溶液中具有很好的制氢效率，该方法需要加入大量的掺杂物碳和锡，降低了铝基合金的理论产氢量。专利(一种铝钙合金水解制氢的方法，CN 101948092)采用铝钙合金水解制氢，金属钙水解产生碱性物质Ca(OH)₂催化铝的水解。该方法的缺点在于金属钙的水解产物Ca(OH)₂微溶于水，导致铝的水解速率缓慢。铝钙合金需进一步经粉碎，盐掺杂，再球磨等处理，降低了该方法的实际应用前景。

显然，提高金属活性、降低溶液碱浓度，是实现金属制氢材料的规模化应用与商业化推广的关键。

发明内容

本发明目的在于提供一种镁铝合金制氢材料的制备方法，克服现有制备技术的缺陷，实现镁铝合金制氢材料在中性水溶液水解产氢。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种镁铝合金制氢材料的制备方法，其特征在于：镁铝合金制氢材料以镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉为前驱体，机械混合弱酸盐、压块、高温处理，获得镁铝合金制氢材料；镁与铝的摩尔比值为0.1～1，弱酸盐为镁铝合金质量的0.01～20wt％；弱酸盐的阳离子为钠、钾、钙、钡和锶的一种；弱酸盐阴离子为铋酸根、锡酸根、铁酸根、锗酸根、偏铝酸根和偏锌酸根的一种；

一种镁铝合金制氢材料的制备方法包括：

1)称量一定质量的镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉与弱酸盐，氩气气氛机械球磨1～40h；

其中，镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉的颗粒尺寸为100纳米～100微米；

2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为1～30吨；

3)将步骤2)的产物放入密闭容器，氩气气氛300～700℃搁置1～20h；然后冷却、粉碎，获得镁铝合金制氢材料。

与其它制氢材料相比，本发明专利具有如下优点：

1)本发明镁铝合金制氢材料在中性水溶液中水解产生氢气工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。

2)本发明镁铝合金制氢材料直接与水反应产生氢气，避免了强碱溶液的使用，对制氢发生器材质要求低，也不会给使用者带来安全隐患。

3)本发明弱酸盐分布在镁铝合金表面，即能提供碱性物质，又能提供铋、锡等活性金属，极大提高了镁铝合金制氢材料的水解性能。

4)本发明镁铝合金制氢材料常温水解，水解氢气产率大于85％g。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

实施例1

一种镁铝合金制氢材料的成分设计：

1)镁，0.48g；铝，2.7g；铋酸钠，0.3g；

2)镁，0.48g；铝，2.7g；锡酸钠，0.3g；

3)镁，0.48g；铝，2.7g；铁酸钠，0.3g；

4)镁，0.48g；铝，2.7g；锗酸钠，0.3g；

5)镁，0.48g；铝，2.7g；偏铝酸钠，0.3g；

一种镁铝合金制氢材料的制备方法包括：

1)称量一定质量的镁、铝金属粉与弱酸盐，氩气气氛机械球磨10h；

2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为10吨；

3)将步骤2)的产物放入密闭容器，氩气气氛500℃搁置10h；然后冷却、粉碎，获得镁铝合金制氢材料。

镁铝合金制氢材料在常温具有很好的水解性能；在1小时水解过程中，水解氢气产率大于85％。

实施例2

一种镁铝合金制氢材料的成分设计：

6)镁，0.9g；铝，2.7g；铋酸钠，0.4g；

7)镁，1.3g；铝，2.7g；锡酸钠，0.4g；

8)镁，2.0g；铝，2.7g；铁酸钾，0.4g；

9)镁，2.7g；铝，2.7g；锗酸钠，0.4g；

10)镁，0.48g；铝，2.7g；偏铝酸钠，0.3g；

一种镁铝合金制氢材料的制备方法包括：

1)称量一定质量的镁、铝金属粉与弱酸盐，氩气气氛机械球磨20h；

2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为10吨；

3)将步骤2)的产物放入密闭容器，氩气气氛400℃搁置15h；然后冷却、粉碎，获得镁铝合金制氢材料。

镁铝合金制氢材料在常温具有很好的水解性能；在1小时水解过程中，水解氢气产率大于85％。

实施例3

一种镁铝合金制氢材料的成分设计：

11)镁铝合金(镁铝质量比为0.2)，3g；铋酸钠，0.4g；

12)镁铝合金(镁铝质量比为0.4)，3g；锡酸钠，0.4g；

13)镁铝合金(镁铝质量比为0.6)，3g；偏铝酸钙，0.4g；

14)镁铝合金(镁铝质量比为0.8)，3g；偏铝酸钠，0.4g；

一种镁铝合金制氢材料的制备方法包括：

1)称量一定质量的镁、铝金属粉与弱酸盐，氩气气氛机械球磨5h；

2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为10吨；

3)将步骤2)的产物放入密闭容器，氩气气氛600℃搁置5h；然后冷却、粉碎，获得镁铝合金制氢材料。

称量0.3g样品，投入50℃热水中，氢气产率大于90％，氢气产量大于2000ml/g。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种镁铝合金制氢材料的制备方法，其特征在于：镁铝合金制氢材料以镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉为前驱体，机械混合弱酸盐、压块、高温处理，获得镁铝合金制氢材料；镁与铝的摩尔比值为0.1～1，弱酸盐为镁铝合金质量的0.01～20wt％；弱酸盐的阳离子为钠、钾、钙、钡和锶的一种；弱酸盐阴离子为铋酸根、锡酸根、铁酸根、锗酸根、偏铝酸根和偏锌酸根的一种；一种镁铝合金制氢材料的制备方法包括：

1)称量一定质量的镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉与弱酸盐，氩气气氛机械球磨1～40h；

其中，镁、铝金属粉或镁铝金属合金粉的颗粒尺寸为100纳米～100微米；

2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为1～30吨；

3)将步骤2)的产物放入密闭容器，氩气气氛300～700℃搁置1～20h；然后冷却、粉碎，获得镁铝合金制氢材料。