CN108588528A - 一种制氢合金及其制备方法 - Google Patents

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刘丁菡
丁利苹
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Abstract

本发明提供了一种制氢合金及其制备方法：将钙、锡、铜按一定比例投入真空熔炼炉或石英玻璃管，在真空条件下加热，熔炼，冷却，即可得到合金。常温条件下，该合金与水反应可制得氢气。本发明具有合金制备工艺过程简单、易于控制，合金制取氢气速度快、制氢量充足，并且所用的锡、铜可以反复利用等特点，可广泛用于新能源汽车燃料电池领域。

Description

一种制氢合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种制氢合金及其制备方法，特别涉及一种含钙、锡、铜的合金及其制备 方法。
背景技术
能源体系的结构在不断地变化，从以煤、植物体等固体燃料为主，转变到以石油、烃 类等液体燃料为主，目前正向以天然气、氢气等气体燃料为主的方向进行转变。从21世纪中期开始，人类社会将逐渐步入氢经济时代。氢能是公认的清洁能源，它的来源广，资 源极其丰富，最有希望在未来替代化石能源。因此，国际社会给予了高度重视，各国政府 都投入了大量的人力和物力进行学术研究和应用开发。
2003年11月，包括美国、澳大利亚、巴西、加拿大、中国、意大利、英国、挪威、 德国、法国、俄罗斯、日本、韩国、印度、欧盟委员会的代表共同签署了“氢经济国际合 作伙伴计划(IPHE)”参考条款，目标是建立一种合作机制，有效地组织、评估和协调各 成员国，为氢能研究开发、示范和商业化活动提供一个能推动和制定规范的工作平台。
制氢的方式是多种多样的，既可通过化学方法对化合物进行重整、分解、光解或水解 等方式获得，也可通过电解水制氢，或是利用产氢微生物进行发酵或光合作用来制得氢气。 其中，活泼金属或合金与水反应制氢是一种有效的方法。
传统的金属制氢采用铝基合金，虽然在常温下即可与水反应产生氢气(即制氢)，从 而可以作为电池阳极，但反应速率有待提高。已知提高铝基合金与水反应速率的措施包括 对铝基合金进行球磨，或者提高反应体系温度。但前者增加了工艺成本，后者需要耗费额 外的能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制氢合金及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种制氢合金，该合金包括质量分数≥40％的钙以及用于防止钙氧化的组分。
优选的，所述组分选自锡或铜中的一种或两种，所述合金为钙基合金。
优选的，所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-90％的钙以及10％-30％的锡， 所有组分质量分数之和为100％。
优选的，所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-90％的钙以及10％-30％的铜， 所有组分质量分数之和为100％。
优选的，所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-80％的钙、10％-30％的锡以及 10％-30％的铜，所有组分质量分数之和为100％。
优选的，所述合金是将钙与锡和/或铜(钙与锡；钙与铜；钙与锡和铜)经真空熔炼而制成的。
上述制氢合金的制备方法，包括以下步骤：
将钙及用于防止所述合金中的钙氧化的物质经熔炼制成合金，其与水反应可产生氢气。
优选的，所述合金的制备方法具体包括以下步骤：将钙与锡和/或铜于真空条件下升 温至900-1100℃后保温2-8小时，然后进行冷却，得到制氢合金。
本发明的有益效果体现在：
本发明选用三种金属，即钙、锡、铜，用以制备合金，锡和/或铜用于防止合金中钙氧化。所制备的合金(例如，Ca-Sn-Cu、Ca-Sn、Ca-Cu等钙合金)即可防止合金氧化， 解决合金的存储问题，又可避免与水接触时，氧化膜对合金的保护作用，从而提高合金与 水反应制备氢气的反应速度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1：
向真空熔炼炉或石英玻璃管中投入原料，原料中含质量分数90％的钙和10％的锡， 抽真空(压强低于1×100帕)，升温到约900℃，保温6小时，自然冷却到室温，取出样品，即得到合金。经检测，所制备(真空熔炼)的合金由钙和锡构成。
实施例2：
向真空熔炼炉或石英玻璃管中投入原料，原料中含质量分数90％的钙和10％的铜， 抽真空(压强低于1×100帕)，升温到约1000℃，保温8小时，自然冷却到室温，取出样品，即得到合金。经检测，所制备(真空熔炼)的合金由钙和铜构成。
实施例3：
向真空熔炼炉或石英玻璃管中投入原料，原料中含质量分数80％的钙、10％的锡和 10％的铜，抽真空(压强低于1×100帕)，升温到约1100℃，保温8小时，自然冷却到室温，取出样品，即得到合金。经检测，所制备(真空熔炼)的合金由钙、锡和铜构成。
产氢性能分析及对比实验：
在同样条件下(例如作为燃料电池电极)，本发明所制备的合金与水反应产生氢气的 速率显著高于铝基合金。由于铝或铝合金表面容易形成氧化铝保护膜，阻止了水与铝的进 一步反应，从而影响化学反应的程度与速度，进而影响氢气的制备，而锡、铜可以防止钙的氧化，从而具有更快的反应速度。
本发明具有合金制备工艺过程简单、易于控制，制取氢气速度快、制氢量充足，并且 所用的锡和铜可以反复利用(锡、铜用于防止钙氧化，但不会与水反应)等特点，可广泛用于新能源汽车燃料电池领域，有助于实现环保、节能的效果。

Claims (10)

1.一种合金，其特征在于：该合金包括质量分数≥40％的钙以及用于防止钙氧化的组分。
2.根据权利要求1所述一种合金，其特征在于：所述组分选自锡或铜中的一种或两种，所述合金为钙基合金。
3.根据权利要求1所述一种合金，其特征在于：所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-90％的钙以及10％-30％的锡。
4.根据权利要求1所述一种合金，其特征在于：所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-90％的钙以及10％-30％的铜。
5.根据权利要求1所述一种合金，其特征在于：所述合金按质量分数计包括以下组分：40％-80％的钙、10％-30％的锡以及10％-30％的铜。
6.根据权利要求1所述一种合金，其特征在于：所述合金是将钙与锡和/或铜经真空熔炼而制成的。
7.一种合金的制备方法，其特征在于：该合金的制备方法包括以下步骤：
将钙及用于防止所述合金中的钙氧化的物质经熔炼制成合金。
8.根据权利要求7所述一种合金的制备方法，其特征在于：所述合金的制备方法具体包括以下步骤：将钙与锡和/或铜组成的原料于真空条件下升温至900-1100℃后保温2-8小时，然后进行冷却，得到合金，所述原料中钙的质量分数≥40％。
9.一种如权利要求7所述的合金的制备方法在制氢或制备电极中的应用。
10.一种如权利要求1所述的合金在制氢或制备电极中的应用。
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