CN107385300B - LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法 - Google Patents

LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107385300B
CN107385300B CN201710539275.6A CN201710539275A CN107385300B CN 107385300 B CN107385300 B CN 107385300B CN 201710539275 A CN201710539275 A CN 201710539275A CN 107385300 B CN107385300 B CN 107385300B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lacl
alloy
hydrogen
catalysis
high capacity
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.)
Active
Application number
CN201710539275.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107385300A (zh
Inventor
任慧平
侯忠辉
蔡颖
冯佃臣
翟亭亭
张羊换
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.)
Inner Mongolia University of Science and Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Science and Technology
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 Inner Mongolia University of Science and Technology filed Critical Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority to CN201710539275.6A priority Critical patent/CN107385300B/zh
Publication of CN107385300A publication Critical patent/CN107385300A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107385300B publication Critical patent/CN107385300B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04216—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg50‑x‑yTixAlyLa6‑zREzNi4‑m‑ nCumCon+Q wt.％LaCl3。本发明的LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末，用钛及铝部分替代稀土镁合金中的镁，并添加多元稀土及镍、铜及钴，通过快淬工艺获得具有纳米晶+非晶结构的快淬合金薄带。添加微量LaCl3催化剂，通过球磨可明显降低合金氢化物的热稳定性，提高合金在低温下的放氢能力并进一步改善其吸放氢动力学。这样制备的贮氢合金粉末不但具有好的吸放氢容量及优良的吸放氢动力学，而且具有很好的吸放氢循环稳定性。

Description

LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法
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LaCl3催化的高容量 Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法。
背景技术
氢被认为是一种不可替代的洁净能源，极有可能应用到燃料电池中。氢作为燃料使用所面临的技术瓶颈是缺乏一种高效可靠的贮氢系统。在所有的贮氢方法中，金属氢化物由于高效安全的贮氢性能而被认为是燃料电池理想的氢燃料载体，但当前已经商业化的贮氢材料其贮氢容量均不能满足燃料电池的要求。镁基合金由于贮氢密度高及资源极为丰富等特点，被公认为是最具潜力的贮氢材料。其中稀土镁合金的贮氢容量大于6.5wt.％。就其贮氢容量而言，完全满足燃料电池对容量的要求。然而，晶态的稀土镁基合金在室温下几乎没放氢的能力，常规熔铸工艺制备的合金吸放氢动力学极差。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LaCl3催化的高容量 Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末。
本发明的一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon+Q wt.％LaCl3，RE 至少为Nd、Y、Sm和Gd中的一种；式中x、y、z、m、n为原子比，2≤x≤8， 1≤y≤4，0<z≤3，0<m≤2，0<n≤2；Q为LaCl3占Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon的质量百分含量，0<Q≤10。
本发明的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，用钛及铝部分替代稀土镁合金中的镁，并添加多元稀土及镍、铜及钴，通过快淬工艺获得具有纳米晶+非晶结构的快淬合金薄带。添加微量LaCl3催化剂，通过球磨可明显降低合金氢化物的热稳定性，提高合金在低温下的放氢能力并进一步改善其吸放氢动力学。这样制备的贮氢合金粉末不但具有好的吸放氢容量及优良的吸放氢动力学，而且具有很好的吸放氢循环稳定性。
另外，根据本发明上述实施例的LaCl3催化的高容量 Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，x＝5，y＝2，z＝1，m＝0.5，n＝0.5，Q＝4。
本发明的另一个目的在于提出所述的LaCl3催化的高容量 Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法。
所述的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：S101：按化学式 Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon+Q wt.％LaCl3进行配料；式中RE至少为 Nd、Y、Sm和Gd中的一种，x、y、z、m、n为原子比，且2≤x≤8，1≤y≤4， 0<z≤3，0<m≤2，0<n≤2，Q为LaCl3占Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon的质量百分比，0<n≤0.2；S102：将所述步骤S101中除LaCl3之外的原料加热，得到熔融的Mg50-x-yTixAlyLa6- zREzNi4-m-nCumCon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5m/s～30m/s线速率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LaCl3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10h～50h，得到燃料电池用石墨烯催化的高容量 Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co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1300℃～1600℃，真空度为1×10-2Pa～5×10-4Pa，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1：40，转速为350r/min。
进一步地，在所述步骤S104中，每球磨3h停机1h。
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是快淬态合金薄带的图片；
图2是球磨态合金的HRTEM及SAED图；
图3为通过快淬和球磨后，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：Mg43Ti5Al2La5YNi3Cu0.5Co0.5+4wt.％LaCl3；
实施例2：Mg43Ti5Al2La5SmNi2CuCo+4wt.％LaCl3；
实施例3：Mg44Ti2Al4La4Nd2Ni2CuCo+4wt.％LaCl3；
实施例4：Mg41Ti8AlLa4SmGdNi2.5Cu0.5Co+2wt.％LaCl3；
实施例5：Mg41Ti6Al3La3Nd2GdNi2.5CuCo0.5+6wt.％LaCl3；
实施例6：Mg45Ti4AlLa5Sm0.5Y0.5Ni1.5Cu2Co0.5+8wt.％LaCl3；
实施例7：Mg44Ti3Al3La5Sm0.5Nd0.5Ni1.5Cu0.5Co2+10wt.％LaCl3；
对比例：La6Mg51(30小时球磨)。
实施例1
实施例1提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg43Ti5Al2La5YNi3Cu0.5Co0.5+4wt.％LaCl3。
实施例1的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg43Ti5Al2La5YNi3Cu0.5Co0.5称取块状金属镁886.0g、金属钛202.9g、金属铝45.7g、金属镧588.8g、金属钇75.3g、金属镍149.2g、金属铜26.9g及金属钴25.0g，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0.04 MPa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1300℃，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100g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Mg43Ti5Al2La5YNi3Cu0.5Co0.5合金薄带机械破碎并过200目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 2克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30小时，转速为350r/min, 每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例2
实施例2提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg43Ti5Al2La5SmNi2CuCo+4wt.％LaCl3。
实施例2的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg43Ti5Al2La5SmNi2CuCo称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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0.06MPa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100g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5m/s的水冷铜辊表面上，获得快淬态合金薄带。
(3)将快淬Mg43Ti5Al2La5SmNi2CuCo合金薄带机械破碎并过250目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 2克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10小时，转速为350r/min, 每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例3
实施例3提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg44Ti2Al4La4Nd2Ni2CuCo+4wt.％LaCl3。
实施例3的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg44Ti2Al4La4Nd2Ni2CuCo称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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0.02MPa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1500℃，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100g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Mg44Ti2Al4La4Nd2Ni2CuCo合金薄带机械破碎并过230目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 2克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50小时，转速为350r/min, 每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例4
实施例4提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg41Ti8AlLa4SmGdNi2.5Cu0.5Co+2wt.％LaCl3。
实施例4的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg41Ti8AlLa4SmGdNi2.5Cu0.5Co称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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100g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Mg41Ti8AlLa4SmGdNi2.5Cu0.5Co合金薄带机械破碎并过210 目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 1克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20小时，转速为350r/min,每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例5
实施例5提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg41Ti6Al3La3Nd2GdNi2.5CuCo0.5+6wt.％LaCl3。
实施例5的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg41Ti6Al3La3Nd2GdNi2.5CuCo0.5称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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0.05MPa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100g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Mg41Ti6Al3La3Nd2GdNi2.5CuCo0.5合金薄带机械破碎并过190 目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 3克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40小时，转速为 350r/min,每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例6
实施例6提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg45Ti4AlLa5Sm0.5Y0.5Ni1.5Cu2Co0.5+8wt.％LaCl3。
实施例6的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg45Ti4AlLa5Sm0.5Y0.5Ni1.5Cu2Co0.5称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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0.1MPa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1360℃，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100g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Mg45Ti4AlLa5Sm0.5Y0.5Ni1.5Cu2Co0.5合金薄带机械破碎并过170 目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 4克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25小时，转速为 350r/min,每球磨3小时停机1小时。用HRTEM及SAED观察了球磨态合金的形貌及晶态。
实施例7
实施例7提出了一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，其化学式组成为Mg44Ti3Al3La5Sm0.5Nd0.5Ni1.5Cu0.5Co2+10wt.％ LaCl3。
实施例7的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
(1)按化学式Mg44Ti3Al3La5Sm0.5Nd0.5Ni1.5Cu0.5Co2称取块状金属镁、金属钛、金属铝、金属镧、稀土金属、金属镍、金属铜及金属钴，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0.01MPa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1330℃，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100g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Mg44Ti3Al3La5Sm0.5Nd0.5Ni1.5Cu0.5Co2合金薄带机械破碎并过 150目筛，称过筛合金粉末50克与LaCl3 5克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45小时，转速为350r/min,每球磨3小时停机1小时。
对比例
对比例提出了La6Mg51粉末，其制备方法和步骤参考实施例1。
图3为实施例1-7和对比例合金的XRD衍射谱。用全自动Sieverts设备测试合金粉末的气态贮氢容量及吸放氢动力学，结果见表1。
表1不同成分合金粉末的贮氢合金的电化学贮氢容量及循环稳定性
—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，10分钟内的放氢量(wt.％)。容量保持率 S100＝C100/Cmax×100％，其中，Cmax是合金的饱和吸氢量，C100第100次循环后的吸氢量。
测试结果表明，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。
本发明的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末，在稀土镁合金中添加多元稀土及一定数量的钛、铝、镍、铜及钴，在保证不降低合金吸氢量的前提下，降低合金的热稳定性，改善合金的放氢热力学及动力学。采用真空快淬技术制备的快淬态合金具有均匀的纳米晶+非晶结构。加入微量的LaCl3催化剂球磨后，进一步提高合金颗粒的表面活性，降低氢化物的热稳定性，从而大幅度提高合金的吸放氢能力及动力学。
本发明的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，首先将母合金进行快淬处理是为了获得纳米晶-非晶结构，并在合金中形成快淬晶体缺陷，研究表明，快淬形成的晶体缺陷比球磨缺陷具有更高的稳定性，有利于提高合金的吸放氢循环稳定性。将快淬态合金进行球磨，可以改善合金的表面特性，增加合金表面的缺陷，有利改善合金的吸放氢性能。
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 (2)

1.一种LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，其特征在于，其化学式组成为Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon+Qwt.％LaCl3，RE至少为Nd、Y、Sm和Gd中的一种；式中x、y、z、m、n为原子比，2≤x≤8，1≤y≤4，0<z≤3，0<m≤2，0<n≤2；Q为LaCl3占Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon的质量百分含量，0<Q≤10；
其制备方法包括如下步骤：
S101：按化学式Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon+Q wt.％LaCl3进行配料；式中RE至少为Nd、Y、Sm和Gd中的一种，x、y、z、m、n为原子比，且2≤x≤8，1≤y≤4，0<z≤3，0<m≤2，0<n≤2，Q为LaCl3占Mg50-x-yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon的质量百分比，0<Q≤10；
S102：采用感应加热将所述步骤S101中除LaCl3之外的原料加热，得到熔融的Mg50-x- yTixAlyLa6-zREzNi4-m-nCumCon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；其中，加热熔融时的温度为1300℃～1600℃，真空度为1×10-2Pa～5×10-4Pa，且在加热熔融时通入0.01MPa～0.1MPa的保护气体；
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5m/s～30m/s线速率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150目～250目筛，再将过筛后的物料与LaCl3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，再采用行星式高能球磨机球磨10h～50h，得到燃料电池用LaCl3催化的催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末；其中，球料比为1：40，转速为350r/min；每球磨3h停机1h。
2.根据权利要求1所述的LaCl3催化的高容量Mg-Ti-Al-La-RE-Ni-Cu-Co基贮氢合金粉末的制备方法，其特征在于，x＝5，y＝2，z＝1，m＝0.5，n＝0.5，Q＝4。
CN201710539275.6A 2017-07-04 2017-07-04 LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法 Active CN107385300B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710539275.6A CN107385300B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710539275.6A CN107385300B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107385300A CN107385300A (zh) 2017-11-24
CN107385300B true CN107385300B (zh) 2018-11-30

Family

ID=60335221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710539275.6A Active CN107385300B (zh) 2017-07-04 2017-07-04 LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107385300B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112864377B (zh) * 2021-03-19 2022-09-23 内蒙古科技大学 一种网状结构RE-Mg-Ni-Ti基负极复合材料及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101264863B (zh) * 2008-04-18 2010-10-13 浙江大学 用反应球磨直接合成金属配位氢化物储氢材料的方法
CN103317128B (zh) * 2013-05-27 2016-08-10 西北工业大学 一种Mg-Ni-La基复合储氢合金粉及其制备方法
CN103695753A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 钢铁研究总院 一种高容量RE-Mg-Ni-Co基贮氢合金及其制备方法
CN103741004B (zh) * 2014-01-28 2015-09-16 内蒙古科技大学 CoS2催化的高容量贮氢合金及其制备方法
CN104593651B (zh) * 2015-01-27 2016-08-24 内蒙古科技大学 一种Mg-Ti-RE-Ni基贮氢合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107385300A (zh) 2017-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104593651B (zh) 一种Mg-Ti-RE-Ni基贮氢合金及其制备方法
CN105063457B (zh) 一种纳米石墨复合的高容量RE‑Mg‑Ni基贮氢材料及其制备方法
CN103695753A (zh) 一种高容量RE-Mg-Ni-Co基贮氢合金及其制备方法
CN103667837A (zh) 一种纳米TiF3催化的高容量贮氢合金及其制备方法
CN105316501B (zh) 一种稀土—镁基储氢合金及其制备方法
CN110656272B (zh) 一种基于高熵效应的镁基贮氢材料及其制备方法
CN108220739A (zh) 一种Y-Fe基稀土储氢材料及其制备方法
CN110629091B (zh) 一种燃料电池用高容量多相贮氢合金及其制备方法
CN107099724B (zh) 纳米三氟化钛催化Mg-RE-Ni-Al-Ti-Co基贮氢合金的制备方法
CN103633339B (zh) 一种纳米CeO2催化的高容量RE-Mg-Ni基贮氢合金及其制备方法
CN107338381B (zh) 燃料电池用石墨烯催化的贮氢合金及其制备方法
CN103667836B (zh) MoS2催化的高容量贮氢合金及其制备方法
CN108588521A (zh) 一种高容量Mg-Cu-Ni三元贮氢合金及其制备方法
CN103741004B (zh) CoS2催化的高容量贮氢合金及其制备方法
CN108097947A (zh) 一种高容量Mg-Zn-Ni三元贮氢合金及其制备方法
CN107385300B (zh) LaCl3催化的高容量贮氢合金粉末的制备方法
CN109175349A (zh) 一种高性能双稀土固溶体基贮氢材料及其制备方法
CN105671405B (zh) 一种低温高容量Mg‑RE‑Ni基A2B型贮氢合金及其制备方法
CN107338380B (zh) 燃料电池用高容量贮氢合金的制备方法
CN103498089A (zh) 一种燃料电池用高容量贮氢合金及其制备方法
CN106756355B (zh) 燃料电池用Mg-Sn-Ni三元贮氢中间合金、贮氢材料和制备方法
CN107400814B (zh) 燃料电池用高容量贮氢合金的制备方法
CN103938052B (zh) 高容量贮氢电极合金及其制备方法
CN106636824B (zh) CeO2+MoS2复合催化的燃料电池用高容量贮氢合金及其制备方法
CN106967914B (zh) 纳米五氟化钕催化RE-Mg-Ti-V-Ni-Al-Co基贮氢合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant