CN107338380A - 燃料电池用高容量贮氢合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池用贮氢合金，其化学式组成为Sm1‑xYxMg12‑y‑zNiyCuz+m wt.％(La2O3+CoS2)；式中：x，y，z为原子比，且0.01≤x≤0.1，0.5≤y≤1.5，0.1≤z≤0.5，m为La2O3+CoS2占Sm1‑xYxMg12‑y‑zNiyCuz的百分比，3≤m≤8；La2O3和CoS2的质量比为1:1。根据本发明的燃料电池用高容量贮氢合金，以钇部分替代钐及少量过渡族金属镍和铜替代镁，降低SmMg12型合金氢化物的稳定性。同时，加入少量钇在吸氢时能形成少量氢化物YH2。这种氢化物具有很高的稳定性，对合金的吸放氢具有很好的催化作用。

Description

燃料电池用高容量贮氢合金及其制备方法
技术领域
本发明属于贮氢合金材料技术领域，特别涉及一种La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金及其制备方法。
背景技术
氢被认为是21世纪最具前景的的燃料，是化石燃料的首选替代品。氢作为燃料应用的主要技术障碍是缺乏高效且安全的贮氢系统。在所有贮氢方法中，金属氢化物贮氢被认为是最理想的贮氢方法。镁基合金具有重量轻、贮氢密度高、储量丰富等特点，是目前公认的最具应用前景的贮氢材料。其中氢化物MgH2和Mg2NiH4的储氢容量为7.6wt％和3.6wt％。就其贮氢容量而言，完全满足燃料电池对容量的要求。然而，晶态的镁基贮氢合金在室温下几乎没有可逆吸放氢的能力，常规熔铸工艺制备的合金吸放氢容量很低且动力学性能极差。因此，如何降低合金氢化物的热稳定性及提高合金吸放氢动力学成为研究者面临的严峻挑战。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金。
本发明的一种La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，其化学式组成为Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz+m wt.％(La2O3+CoS2)；式中：x，y，z为原子比，且0.01≤x≤0.1，0.5≤y≤1.5，0.1≤z≤0.5，m为La2O3+CoS2占Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz的百分比，3≤m≤8；La2O3和CoS2的质量比为1:1。
本发明的La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，以钇部分替代钐及少量过渡族金属镍和铜替代镁，降低SmMg12型合金氢化物的稳定性。同时，加入少量钇在吸氢时能形成少量氢化物YH2。这种氢化物具有很高的稳定性，在专利实验条件下不分解。这种稳定存在的氢化物对合金的吸放氢具有很好的催化作用。通过快淬工艺获得具有超细晶粒(纳米尺度)的快淬合金薄片，改善合金的吸放氢动力学。而且，快淬态合金的微结构具有很好的稳定性，可以提高合金的吸放氢循环稳定性。在此基础上，用机械破碎法粉碎快淬合金薄片，并添加微量La2O3+MoS2催化剂并施以短时间的球磨，在保持快淬态合金微结构的同时改善了快淬态合金的表面状态，发挥了两种制备工艺各自的优势以及催化剂的联合催化效果，使合金的吸放氢热力学及动力学得到进一步改善。
另外，根据本发明上述实施例的La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，x:y:z＝0.03：0.8：0.2，m＝4。
本发明的另一个目的在于提出上述燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法。
所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：S101：按化学式Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz+m wt.％(La2O3+CoS2)进行配料；式中：x，y，z为原子比，且0.01≤x≤0.1，0.5≤y≤1.5，0.1≤z≤0.5，m为La2O3+CoS2占Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz的百分比，3≤m≤8；La2O3和CoS2的质量比为1:1；S102：将所述步骤S101中除La2O3和CoS2之外的原料加热，得到熔融的Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz合金，然后将熔融的合金浇注到铜模中，获得铸态母合金铸锭；S103：将所述母合金铸锭置于底部具有狭缝的石英管内，再加热到熔融状态，然后利用保护气体的压力将其从石英管狭缝喷出，连续喷射在以10m/s～40m/s线速度旋转的铜辊的光滑表面上，得到快淬合金薄带；S104：将所述快淬合金薄带机械破碎，然后过筛，再将过筛后的物料与纳米石墨混合后装入不锈钢球磨罐，将所述不锈钢球磨罐抽真空后充入氩气，再在球磨机中球磨3h，得到La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金。
进一步地，在所述步骤S102中，在加热时采用感应加热。
进一步地，在所述步骤S102中，加热熔融时的温度为1400℃～1600℃，真空度为1×10-2Pa～5×10-5Pa，且在加热熔融时通入0.01MPa～0.1MPa的保护气体。
进一步地，在所述步骤S104中，在球磨时采用行星式高能球磨机。
进一步地，在所述步骤S104中，球料比为40:1，转速为350r/min。
进一步地，在所述步骤S104中，每球磨1h停机0.5h。
进一步地，在所述步骤S104中，在过筛时，筛网的目数为150目～250目。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是实施例1铸态合金的扫描电镜图片；
图2是快淬态合金薄带的图片；
图3是实施例1球磨态合金颗粒的微观结构及电子衍射环；
图4为实施例1球磨态合金颗粒吸氢后的微观结构及电子衍射环；
图5为通过快淬+球磨后，各实施例合金的XRD衍射谱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明具体实施例的化学成分及比例选择如下：
实施例1：Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例2：Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+3wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例3：Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+8wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例4：Sm0.9Y0.1Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例5：Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5+4wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例6：Sm0.92Y0.08Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例7：Sm0.97Y0.03Mg10.4Ni1.5Cu0.1+4wt.％(La2O3+CoS2)；
实施例8：Sm0.95Y0.05Mg11Ni0.5Cu0.5+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例1
实施例1提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例1的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2称取块状稀土金属钐644.1克、钇11.8克、金属镁1214.4克、金属镍197.5克、金属铜53.5克，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度5×10-2Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.04MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1550℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭，其微观形貌如图1所示。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为20m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带，如图2所示。
(3)将快淬Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2合金薄带机械破碎并过240目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。用HRTEM观察了球磨合金颗粒吸放氢前(图3)后(图4)的形貌，并用电子衍射(SAD)分析了球磨粉末的晶态。
实施例2
实施例2提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+3wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例2的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度5×10-3Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.01MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1400℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为10m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2合金薄带机械破碎并过220目筛，称过筛合金粉末50克与0.75克La2O3和0.75克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例3
实施例3提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2+8wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例3的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度5×10-4Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.1MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1600℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为40m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.97Y0.03Mg11Ni0.8Cu0.2合金薄带机械破碎并过250目筛，称过筛合金粉末50克与2克La2O3和2克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例4
实施例4提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.9Y0.1Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例4的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.9Y0.1Mg11Ni0.8Cu0.2称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度5×10-5Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.06MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1450℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为30m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.9Y0.1Mg11Ni0.8Cu0.2合金薄带机械破碎并过230目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例5
实施例5提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例5的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度1×10-2Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.08MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1480℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为15m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5合金薄带机械破碎并过210目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例6
实施例6提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.92Y0.08Mg11Ni0.8Cu0.2+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例6的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度8×10-3Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.02MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1580℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为25m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.99Y0.01Mg11Ni0.5Cu0.5合金薄带机械破碎并过150目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例7
实施例7提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.97Y0.03Mg10.4Ni1.5Cu0.1+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例7的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.97Y0.03Mg10.4Ni1.5Cu0.1称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度8×10-4Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.03MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1520℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为35m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.97Y0.03Mg10.4Ni1.5Cu0.1合金薄带机械破碎并过190目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
实施例8
实施例8提出了一种燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金，其化学式组成为Sm0.95Y0.05Mg11Ni0.5Cu0.5+4wt.％(La2O3+CoS2)。
实施例8的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Sm0.95Y0.05Mg11Ni0.5Cu0.5称取块状稀土金属钐及钇、金属镁、金属镍、金属及铜，置于中频感应炉的氧化镁坩埚中，然后盖好炉盖，抽真空大约40分钟至真空度1×10-5Pa，再充入氦气保护气体至气压达到0.05MPa压力，调节功率为5kW，温度控制在650℃，使金属Mg熔化，然后调节功率25kW，温度控制在1420℃，使所有金属熔化。然后，在熔融条件下保持5分钟，最后将熔液浇入铜铸模，在注入锭模时，将功率调节到8.2kW。在氦气保护气氛下冷却20分钟后出炉，获得直径30mm的圆柱状母合金铸锭。
(2)将圆柱状母合金铸锭约200g放入直径为30mm、底部具有狭缝的石英管中，狭缝的尺寸为0.05mm×20mm；用245kHz的射频加热至熔融，氦气氛保护下，加热功率为15kW；在氦气压力为1.05atm下将熔融合金喷射到表面线速度为20m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Sm0.95Y0.05Mg11Ni0.5Cu0.5合金薄带机械破碎并过170目筛，称过筛合金粉末50克与1克La2O3和1克CoS2混合装入不锈钢球磨罐中，抽真空并充入高纯氩气后密封。在全方位行星式高能球磨机中球磨3小时，球料比为40:1，转速为350r/min，每球磨1小时停机0.5小时。
图5为实施例1-8合金的XRD衍射谱。测试了合金粉末的气态吸放氢量、动力学及循环稳定性，结果见表1。
表1 不同成分合金粉末的吸放氢动力学及循环稳定性
Cmax—在初始氢压为3MPa及260℃下的饱和吸氢量(wt.％)；—在初始氢压为3MPa及260℃下，5分钟内的吸氢量(wt.％)，—在初始压力为1×10-4MPa及260℃下，20分钟内的放氢量(wt.％)。S50＝C50/Cmax×100％，其中，Cmax是合金的饱和吸氢量，C50第50次循环后的吸氢量。
表1的结果表明，球磨合金粉末具有高的吸放氢容量及优良的动力学性能。与国内外同类合金比较，本发明合金的贮氢性能得到了显著的改善，且合金具有良好的吸放氢循环稳定性。
本发明的La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，以稀土元素钇部分替代钐，可以降低合金氢化物的稳定性。这主要是由于钇在吸氢时能形成稳定性很高的YH2，这种氢化物对镁基合金的吸放氢具有很好的催化作用。同时，用少量的镍及铜替代镁，可以进一步降低合金氢化物的热稳定性。尽管镍及铜本身不能吸氢，但镍及铜是很好的活性元素，可以明显改善镁基合金的吸放氢热力学及动力学性能。
本发明的La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金的制备方法，采用真空快淬处理可以获得具有超细晶粒(纳米尺度)的结构，而且快淬结构中含有高密度的晶体缺陷，包括位错、层错、孪晶、大量晶界等，这种微观结构对改善合金的热力学及动力学性能极为有利。而且，与球磨不同，快淬获得的超细结构及晶体缺陷有较高的稳定性，在多次吸放氢循环后晶粒不易聚集长大，表现在吸放氢性能方面，就是合金有很好的循环稳定性。
加入两种催化剂La2O3+CoS2并经过短时间的球磨后，在保持快淬态合金微结构的同时改善了合金的表面状态，发挥了两种制备工艺各自的优势。两种催化剂在球磨的过程中均匀地分布在合金基体中，可以充分发挥其复合催化作用，从而提高合金的吸放氢热力学和动力学。La2O3的催化作用在于其具有很高的硬度，在球磨过程中对合金颗粒具有明显的割裂作用，使得球磨合金的颗粒更加细小。CoS2的催化作用主要在于其具有很低的硬度以及很好的稳定性，在球磨的过程中不分解，因而具有很好的润滑作用，能有效地防止合金在球磨过程中沾到球磨罐的壁上。加入两种高稳定性催化剂经球磨后，能均匀地分布在合金颗粒之间，这样必然形成大量的合金与催化剂之间的活性界面，这种界面为氢化物的形成和分解提供很好的形核位置。正是由于快淬、球磨及添加催化剂相结合，使得合金的吸放氢热力学及动力学得到大幅度的改善。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，其特征在于，其化学式组成为Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz+m wt.％(La2O3+CoS2)；式中：x，y，z为原子比，且0.01≤x≤0.1，0.5≤y≤1.5，0.1≤z≤0.5，m为La2O3+CoS2占Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz的百分比，3≤m≤8；La2O3和CoS2的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金，其特征在于，x:y:z＝0.03：0.8：0.2，m＝4。
3.权利要求1或2所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：按化学式Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz+m wt.％(La2O3+CoS2)进行配料；式中：x，y，z为原子比，且0.01≤x≤0.1，0.5≤y≤1.5，0.1≤z≤0.5，m为La2O3+CoS2占Sm1-xYxMg12-y-zNiyCuz的百分比，3≤m≤8；La2O3和CoS2的质量比为1:1；
S102：将所述步骤S101中除La2O3和CoS2之外的原料加热，得到熔融的Sm1-xYxMg12-y- zNiyCuz合金，然后将熔融的合金浇注到铜模中，获得铸态母合金铸锭；
S103：将所述母合金铸锭置于底部具有狭缝的石英管内，再加热到熔融状态，然后利用保护气体的压力将其从石英管狭缝喷出，连续喷射在以10m/s～40m/s线速度旋转的铜辊的光滑表面上，得到快淬合金薄带；
S104：将所述快淬合金薄带机械破碎，然后过筛，再将过筛后的物料与纳米石墨混合后装入不锈钢球磨罐，将所述不锈钢球磨罐抽真空后充入氩气，再在球磨机中球磨3h，得到La2O3+CoS2复合催化的燃料电池用高容量Sm-Y-Mg-Ni-Cu基贮氢合金。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S102中，在加热时采用感应加热。
5.根据权利要求3所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S102中，加热熔融时的温度为1400℃～1600℃，真空度为1×10-2Pa～5×10-5Pa，且在加热熔融时通入0.01MPa～0.1MPa的保护气体。
6.根据权利要求3所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S104中，在球磨时采用行星式高能球磨机。
7.根据权利要求6所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S104中，球料比为40:1，转速为350r/min。
8.根据权利要求6所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S104中，每球磨1h停机0.5h。
9.根据权利要求6所述的燃料电池用高容量Mg-Ti-RE-Ni-Co-Al基贮氢合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤S104中，在过筛时，筛网的目数为150目～250目。
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