CN108609580A - 一种复合吸氢材料的制备方法 - Google Patents

一种复合吸氢材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108609580A
CN108609580A CN201810626506.1A CN201810626506A CN108609580A CN 108609580 A CN108609580 A CN 108609580A CN 201810626506 A CN201810626506 A CN 201810626506A CN 108609580 A CN108609580 A CN 108609580A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
absorbing material
preparation
compound hydrogen
magnesium
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.)
Pending
Application number
CN201810626506.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘菊花
张桂芳
李静
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.)
Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd
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 Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd filed Critical Foshan Teng Carp Amperex Technology Ltd
Priority to CN201810626506.1A priority Critical patent/CN108609580A/zh
Publication of CN108609580A publication Critical patent/CN108609580A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • 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
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • 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
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合吸氢材料的制备方法，属于节能环保技术领域。本发明将微晶碳作为研磨介质，当镁合金与碳颗粒受到碰撞挤压时，碳颗粒就会嵌入镁合金颗粒中，使镁合金颗粒发生剥离，同时细化的碳颗粒黏附在镁铝合金颗粒表面，将合金颗粒分散开，阻碍了合金颗粒间发生碰撞而产生冷焊，球磨使镁不断露出新鲜表面，表面能要比未进行球磨的镁粉高，使其更易吸附并解离氢气分子，有效的碰撞瞬间产生较高的能量，为H原子进入镁晶格提供了所需的活化能，再负载钯元素，并与改性聚乙烯醇复合，使H2能快速地扩散到催化剂表面，转化为H自由基，在钯的协同下与炔键发生加成，从而实现有效吸氢，提高吸氢容量，改善材料的吸氢性能。

Description

一种复合吸氢材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合吸氢材料的制备方法，属于节能环保技术领域。
背景技术
由于煤、石油、天然气等传统化石能源的日益枯竭，以及燃烧所带来的环境污染问题，迫使人们积极寻求能够替代传统能源的新型可再生的绿色能源，例如：风能、太阳能、生物能、氢能等。其中氢能因其在宇宙中的储量及其丰富，燃烧热值高(142MJ·kg-1)，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，并且燃烧产物是水，不存在环境污染问题等明显优势，得到人们的极大关注。其中如何在较高的体积能量密度下安全、高效、廉价的输送和储存氢气成为制约其实际应用的阻碍之一。氢能的储运方式大致可以分为两类：传统储氢方式---高压气态储氢和低温液态储氢，这种存储方式在压缩氢气或者冷凝氢气时会损耗大量的能量，同时存在一定的安全问题。而另一种则是固态储氢，是通过化学反应或物理吸附的方式将氢气储存于固态材料中，其能量密度高且安全性好，被认为是最有发展前景的一种储氢方式。其中氨基化合物储氢材料由于其储氢量大且吸放氢条件温和等因素，而极有可能成为新一代实际应用的储氢材料。
氢气作为一种可燃性气体，大量积聚有爆炸的危险，其同位素中的放射性核素残留在环境中将会对人体的健康造成严重危害，此外，氢气具有极强的渗透能力，能对材料造成氢损伤，导致材料结构和性能破坏。氢的来源较广，在材料的加工过程中不可避免地会带入氢。因此，密闭环境的控氢对保障材料的结构和性能的稳定具有重要意义。虽然现在研究的吸氢材料种类繁多，但是吸氢性能还有较大提升空间，因此，探索和研发新型高性能吸氢材料仍是当前的主要任务之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有吸氢材料吸氢容量低，吸氢性能差的问题，提供了一种复合吸氢材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠装入球磨罐中球磨得合金碳粉末；
（2）取聚乙烯醇加入N，N-二甲基甲酰胺中溶解，再加入N，N-羰基二咪唑搅拌反应3~4h，反应结束后加入炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液；
（3）将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀，过滤并用无水乙醇洗涤后干燥24~30h，得改性聚乙烯醇；
（4）取改性聚乙烯醇、合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。
步骤（1）所述镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠重量份为60~70份镁铝合金，30~40份微晶碳，12~15份四氯钯酸钠。
步骤（1）所述球磨过程为在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨5~6h。
步骤（2）所述聚乙烯醇、N，N-羰基二咪唑、炔丙胺的摩尔比为1：1：（1.0~1.2）。
步骤（2）所述N，N-二甲基甲酰胺用量为聚乙烯醇质量的30~60倍。
步骤（2）所述搅拌反应过程为在氮气氛围下以200~300r/min搅拌反应3~4h。
步骤（4）所述改性聚乙烯醇、合金碳粉末的质量比为1：1~3：1。
所述镁铝合金为含铝9%，镁91%，粒度5～10mm。
所述微晶碳粒度＜0.074mm。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明通过将微晶碳在球磨中作为研磨介质，利用微晶碳具有脆性，极易磨细，当碳颗粒小到一定粒度后，其硬度会大大提高，当镁合金与碳颗粒受到碰撞挤压时，碳颗粒就会嵌入镁合金颗粒中，使镁合金颗粒发生剥离，同时细化的碳颗粒黏附在镁铝合金颗粒表面，将合金颗粒分散开，阻碍了合金颗粒间发生碰撞而产生冷焊，球磨使镁不断露出新鲜表面，表面能要比未进行球磨的镁粉高，使其更易吸附并解离氢气分子，有效的碰撞瞬间产生较高的能量，为H原子进入镁晶格提供了所需的活化能，再负载钯元素，并与改性聚乙烯醇复合，使H2能快速地扩散到催化剂表面，转化为H自由基，在钯的协同下与炔键发生加成，从而实现有效吸氢，提高吸氢容量，改善材料的吸氢性能。
具体实施方式
取60~70g镁铝合金，30~40g微晶碳，12~15g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨5~6h，球磨结束后得合金碳粉末，取20~40mmol聚乙烯醇加入其质量30~60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在80~90℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入20~40mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以200~300r/min搅拌反应3~4h，反应结束后加入20~48mmol炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2~3次后置于干燥箱，在80~90℃下干燥24~30h，得改性聚乙烯醇，取0.3~0.6g改性聚乙烯醇，0.2~0.3g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。
取60g镁铝合金，30g微晶碳，12g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1MPa氢气氛围下，以200r/min球磨5h，球磨结束后得合金碳粉末，取20mmol聚乙烯醇加入其质量30倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在80℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入20mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以200r/min搅拌反应3h，反应结束后加入20mmol炔丙胺，继续搅拌15h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次后置于干燥箱，在80℃下干燥24h，得改性聚乙烯醇，取0.3g改性聚乙烯醇，0.2g合金碳粉末装入研磨机中研磨3h，得复合吸氢材料。
取65g镁铝合金，35g微晶碳，14g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在1MPa氢气氛围下，以250r/min球磨5h，球磨结束后得合金碳粉末，取30mmol聚乙烯醇加入其质量45倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在85℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入30mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以250r/min搅拌反应3h，反应结束后加入34mmol炔丙胺，继续搅拌16h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣2次后置于干燥箱，在85℃下干燥27h，得改性聚乙烯醇，取0.45g改性聚乙烯醇，0.25g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。
取70g镁铝合金，40g微晶碳，15g四氯钯酸钠装入球磨罐中，在2MPa氢气氛围下，以300r/min球磨6h，球磨结束后得合金碳粉末，取40mmol聚乙烯醇加入其质量60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，在90℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，再加入40mmol的N，N-羰基二咪唑，在氮气氛围下以300r/min搅拌反应4h，反应结束后加入48mmol炔丙胺，继续搅拌18h，得反应液，将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀至无沉淀产生，过滤得滤渣，用无水乙醇洗涤滤渣3次后置于干燥箱，在90℃下干燥30h，得改性聚乙烯醇，取0.6g改性聚乙烯醇，0.3g合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。
将本发明制备的复合吸氢材料及山东某公司生产的吸氢材料的进行检测，具体检测结果如下表表1：
检测方法：称取0.3g吸氢复合材料置于密封反应容器中，温度控制在20℃。首先利用标准缓冲罐对反应样品池、管路系统进行体积标定，然后根据实际体积和所需测试压力计算出系统中需预先注人的气体压力。将反应容器和管路等抽空后，关闭阀门Vl。按照预设压力在标准容器以及标准容器与传感器之问的管路中充人氢气，关闭阀门V2。压力传感器平衡后开启阀门V1，将氢气充人装有样品反应容器内，记录压力变化，直至压力变化较小后停止实验。然后采用PVT法计算出吸氢复合材料的吸氢容量。
表1复合吸氢材料性能表征
由表1可知本发明制备的复合吸氢材料，吸氢容量大，吸氢性能优异。具有极其广阔的市场前景和应用价值。

Claims (9)

1.一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）取镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠装入球磨罐中球磨得合金碳粉末；
（2）取聚乙烯醇加入N，N-二甲基甲酰胺中溶解，再加入N，N-羰基二咪唑搅拌反应3~4h，反应结束后加入炔丙胺，继续搅拌15~18h，得反应液；
（3）将反应液加入质量分数75%乙醇溶液中静置沉淀，过滤并用无水乙醇洗涤后干燥24~30h，得改性聚乙烯醇；
（4）取改性聚乙烯醇、合金碳粉末装入研磨机中研磨3~5h，得复合吸氢材料。
2.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述镁铝合金、微晶碳、四氯钯酸钠重量份为60~70份镁铝合金，30~40份微晶碳，12~15份四氯钯酸钠。
3.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述球磨过程为在1~2MPa氢气氛围下，以200~300r/min球磨5~6h。
4.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述聚乙烯醇、N，N-羰基二咪唑、炔丙胺的摩尔比为1：1：（1.0~1.2）。
5.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述N，N-二甲基甲酰胺用量为聚乙烯醇质量的30~60倍。
6.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述搅拌反应过程为在氮气氛围下以200~300r/min搅拌反应3~4h。
7.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述改性聚乙烯醇、合金碳粉末的质量比为1：1~3：1。
8.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，所述镁铝合金为含铝9%，镁91%，粒度5～10mm。
9.如权利要求1所述的一种复合吸氢材料的制备方法，其特征在于，所述微晶碳粒度＜0.074mm。
CN201810626506.1A 2018-06-19 2018-06-19 一种复合吸氢材料的制备方法 Pending CN108609580A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810626506.1A CN108609580A (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种复合吸氢材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810626506.1A CN108609580A (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种复合吸氢材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108609580A true CN108609580A (zh) 2018-10-02

Family

ID=63665364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810626506.1A Pending CN108609580A (zh) 2018-06-19 2018-06-19 一种复合吸氢材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108609580A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109384976A (zh) * 2018-11-23 2019-02-26 西南科技大学 一种柔性消氢薄膜材料的制备方法
CN109772452A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中国工程物理研究院材料研究所 一种基于高分子凝胶网络的超细纳米钯催化剂及其制备方法
CN111498800A (zh) * 2020-06-09 2020-08-07 世能氢电科技有限公司 镁铝合金复合储氢材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132668A (en) * 1977-04-06 1979-01-02 Gryaznov Vladimir M Method of preparing a hydrogen-permeable membrane catalyst on a base of palladium or its alloys for the hydrogenation of unsaturated organic compounds
CN106311329A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 中国工程物理研究院材料研究所 富炔高分子负载纳米钯催化剂复合吸氢材料的制备方法及其吸氢材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4132668A (en) * 1977-04-06 1979-01-02 Gryaznov Vladimir M Method of preparing a hydrogen-permeable membrane catalyst on a base of palladium or its alloys for the hydrogenation of unsaturated organic compounds
CN106311329A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 中国工程物理研究院材料研究所 富炔高分子负载纳米钯催化剂复合吸氢材料的制备方法及其吸氢材料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
常凤雯等: "炔基化改性聚乙烯醇吸氢材料的制备及吸氢性能表征", 《高分子材料科学与工程》 *
张同环等: "碳助磨制备纳米镁铝储氢合金的结构及储氢性能研究", 《材料工程》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109384976A (zh) * 2018-11-23 2019-02-26 西南科技大学 一种柔性消氢薄膜材料的制备方法
CN109772452A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中国工程物理研究院材料研究所 一种基于高分子凝胶网络的超细纳米钯催化剂及其制备方法
CN111498800A (zh) * 2020-06-09 2020-08-07 世能氢电科技有限公司 镁铝合金复合储氢材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108609580A (zh) 一种复合吸氢材料的制备方法
CN111871376B (zh) 一种共价有机框架多孔纳米复合材料的制备及应用
CN106861634A (zh) 金属‑有机骨架化合物@介孔材料复合材料及其制备方法与应用
Ishikawa et al. Preparation and properties of hydrogen storage alloys microencapsulated by copper
GB2126206A (en) Method for preparation improved porous metal-hydride compacts and apparatus therefor
CN113368809B (zh) 铋基二氧化硅材料的制备方法及在捕集放射性碘中的应用
CN109553118B (zh) 一种工业生产无水氢氧化锂球的方法
CN101497019B (zh) 一种高温烟道气中二氧化碳吸附材料及制法和应用
CN111167402A (zh) 一种中空结构的锌钴普鲁士蓝类似物吸附剂及其制备方法和应用
CN107185540B (zh) 一种催化MgH2吸放氢的催化剂Co@C的制备方法
WO2024178953A1 (zh) 一种用于电子级氟制备的收集设备
CN206064095U (zh) 氟化氢吸收再生装置
CN104259452B (zh) 一种增强Zr2Fe合金抗空气毒化性能的方法
CN105976872B (zh) 一种聚变‑裂变混合堆聚变靶室产物的处理装置
CN103111279A (zh) LiBH4基储氢材料的纳米硼化物催化剂及其制备、应用
CN115634669B (zh) 一种3d蘑菇废料气凝胶及其制备方法和在吸附放射性核素锝中的应用
JPS5738673A (en) Open/close device driven by solar heat
CN103359687A (zh) 一种镁金属氢化物含铁硫化物复合储氢材料及制备方法
CN104998600B (zh) 一种中温二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用
CN106517089B (zh) 一种硼氢化锂/碱金属铝氢化物/碳化钙复合储氢材料及其制备方法
CN104891434B (zh) 一种硼氢化物/氟化石墨纳米复合储氢材料及其制备方法
CN106064816A (zh) 一种旋转式碱活化制备活性炭的装置及方法
CN109012758A (zh) 一种用于吸附氟离子的ZrCl4改性ZIF-8复合吸附剂的制备方法及其应用
CN113136170A (zh) 基于原位沉淀二次包覆的水合盐-多孔材料复合物及其制备方法和应用
CN208025544U (zh) 一种烟气综合处理用余热回收换热器

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181002