CN110306089A - 一种钒基复相环保储氢材料 - Google Patents

一种钒基复相环保储氢材料 Download PDF

Info

Publication number
CN110306089A
CN110306089A CN201910698081.XA CN201910698081A CN110306089A CN 110306089 A CN110306089 A CN 110306089A CN 201910698081 A CN201910698081 A CN 201910698081A CN 110306089 A CN110306089 A CN 110306089A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
tivcr
vanadium
hydrogen storage
storage material
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
CN201910698081.XA
Other languages
English (en)
Inventor
焦祺森
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.)
China Morita Enterprise Group Ltd
Original Assignee
China Morita Enterprise Group 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 China Morita Enterprise Group Ltd filed Critical China Morita Enterprise Group Ltd
Priority to CN201910698081.XA priority Critical patent/CN110306089A/zh
Publication of CN110306089A publication Critical patent/CN110306089A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
    • C22C27/025—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum alloys based on vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon

Abstract

本公开了一种钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，涉及一种涉及储氢材料领域。所述复合储氢材料由钒铁基合金和钛钒铬基合金组成，钒铁基合金的重量百分比含量为60‑80%，所述钛钒铬基合金的组成通式为TiaZrbCrcVdNi100‑a‑b‑c‑d，钒铁基合金的组成通式为VxFeyTi100‑x‑yAl3.5，其中a/c=0.75，10≤a≤20，5≤b≤15，20≤c≤25，50≤d≤70，70≤a+b+c+d≤90,且锆钒基合金中钛和铬的用量比为，a，b，c，d均为原子百分含量，40≤x≤50，40≤y≤50，88≤x+y≤93，且x，y，z均为原子百分含量。本发明提供的合金主要采用成本更低的钒铁基合金制成，其成本更低，同时，本发明的的最大吸氢量为3.5～3.9％(重量)，在80℃以下的放氢量为2.2～2.4％(重量)。

Description

一种钒基复相环保储氢材料
技术领域
本发明涉及一种涉及储氢材料领域，具体的说是一种钒基复相环保储氢材料。
背景技术
发展可再生清洁能源是目前全球面临的一个重要课题。氢能由于其高效和无污染的特点，是未来最理想的能源之一。储氢材料在氢能的开发和利用中起着重要作用。固态金属是有希望作为燃料电池供氢源的方式之一。
储氢合金在一定温度和氢气压力下储氢合金能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物，其储氢量大、无污染、安全可靠，并且制备技术和工艺相对成熟，是目前应用最为广泛的储氢材料。合金储氢机理在于氢分子首先吸附在金属表面，再解离成氢原子，然后再进入到金属的晶格中形成氢化物。金属储氢材料由于其优异的吸附、脱附氢气性能和活化能低的优点，成为目前固态储氢的重点研究方向。
近年来，为了开发高容量的储氢合金，同时基于钒基固溶体型合金具有储氢量大和较高的理论电化学容量，但其电催化活性较差、放电容量不高、吸放氢的动力学性能差的特点，人们对钒基固溶体型合金进行了大量的研究。目前人们主要是通过在钒基固溶体型合金中加入锆(Zr)、铬(Cr)、钛(Ti)、锰(Mn)等微量元素或稀土材料来提高钒基固溶体型的电催化活性，以克服现有的钒基固溶体型吸放氢的动力学性能差的缺点，但是，上述现有技术方案成本较高，因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，所述复合储氢材料由钒铁基合金和钛钒铬基合金组成，钒铁基合金的重量百分比含量为60-80%，所述钛钒铬基合金的组成通式为TiaZrbCrcVdNi100-a-b-c-d，钒铁基合金的组成通式为VxFeyTi100-x-yAlz，其中a/c=0.75，10≤a≤20， 5≤b≤15，20≤c≤25，50≤d≤70，70≤a+b+c+d≤90,a，b，c，d均为原子百分含量，40≤x≤50， 40≤y≤50，88≤x+y≤93，z=0或3.5，且x，y均为原子百分含量。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金合金为BCC相合金，其形态为铸态，所述钛钒铬基合金以C14型laves相为主，以V基固溶体和Zr基固溶体为辅的复相结构。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金的组分为V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金的组分为V43.5Fe49.0Ti7.5，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.24Zr0.02Cr0.26V0.8Ni0.4。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金的组分为V47.2Fe43.5Ti9.3，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.55Zr0.45Cr0.6V1.2Ni0.1。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金和和钛钒铬基合金混合后经过球磨，钒铁基合金的重量百分比含量为60-80%。
在上述技术方案中，所述钒铁基合金和钒铁基合金均由高频磁悬浮熔炼炉中熔炼4次而形成的。
在上述技术方案中，球磨时间为20-40小时。
实际工作时，经过研究发现，在钛钒铬系合金中，随着Ti/Cr比的提高，合金晶格常数不断增加，容量升高，当比值达到0.75时，本发明处于最大的放氢量状态和和最大的可逆吸放氢量容量状态，此时，储氢效果最好。
本发明提供的合金主要采用成本更低的钒铁基合金制成，通过将帆铁基合金部分取代钛钒铬基合金，因此，本发明的成本更低，同时，本发明的的最大吸氢量为3.5～3.9％(重量)，在80℃以下 的放氢量为2.2～2.4％(重量)。
附图说明
图1为60wt％V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5+40wt％Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2(铸态)球磨24小时后的XRD图谱。
图2为60wt％V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5+40wt％Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2合金的放氢特性曲线。
图3为球磨36小时后的70wt%V43.5Fe49.0Ti7.5+30wt%Ti0.24Zr0.02Cr0.26V0.8Ni0.4合金的放氢特性曲线。
图4为球磨40h后80wt%V47.2Fe43.5Ti9.3+30wt%Ti0.55Zr0.45Cr0.6V1.2Ni0.1合金的放氢特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本的优点更加清楚和容易理解。
实施例1
钒铁基合金的设计合金组份为V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5，钛钒铬基合金的设计合金组份为Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2，实验所用原料的纯度均在99.5％以上，配取60g的钒铁基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，并取40g钛钒铬基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，然后将处理好的钒铁基合金和钛钒铬基合金在惰性气体下球磨24h，以确保合金均匀。图1为球磨后的X一衍射图谱。可以看到，经过24小时球磨后合金已经变成了非晶态。图2为球磨24小时后的60wt％V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5+40wt％Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2合金的放氢特性曲线。
实施例2
钒铁基合金的设计合金组份为V43.5Fe49.0Ti7.5Al3.5，钛钒铬基合金的设计合金组份为Ti0.24Zr0.02Cr0.26V0.8Ni0.4，实验所用原料的纯度均在99.5％以上，配取140g的钒铁基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，并取60g钛钒铬基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，然后将处理好的钒铁基合金和钛钒铬基合金在惰性气体下球磨36h，以确保合金均匀。图3为球磨36小时后的70wt%V43.5Fe49.0Ti7.5Al3.5+30wt%Ti0.24Zr0.02Cr0.26V0.8Ni0.4合金的放氢特性曲线。可以看到，经过36小时球磨后合金已经变成了非晶态,该复合储氢材料初始放氢温度降低到80℃左右且氢容量达到12％。
实施例3
钒铁基合金的设计合金组份为V47.2Fe43.5Ti9.3，钛钒铬基合金的设计合金组份为Ti0.55Zr0.45Cr0.6V1.2Ni0.1，实验所用原料的纯度均在99.5％以上，配取160g的钒铁基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，并取40g钛钒铬基合金样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，然后将处理好的钒铁基合金和钛钒铬基合金在惰性气体下球磨40h，以确保合金均匀。图4为球磨40h后80wt%V47.2Fe43.5Ti9.3+30wt%Ti0.55Zr0.45Cr0.6V1.2Ni0.1合金的放氢特性曲线，可以看到，该复合储氢材料的初始放氢温度仅为80℃且氢容量达到15.5％。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.一种钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述复合储氢材料由钒铁基合金和钛钒铬基合金组成，钒铁基合金的重量百分比含量为60-80%，所述钛钒铬基合金的组成通式为TiaZrbCrcVdNi100-a-b-c-d，钒铁基合金的组成通式为VxFeyTi100-x-yAlz，其中a/c=0.75，10≤a≤20， 5≤b≤15，20≤c≤25，50≤d≤70，70≤a+b+c+d≤90,a，b，c，d均为原子百分含量，40≤x≤50， 40≤y≤50，88≤x+y≤93，z=0或3.5，且x，y均为原子百分含量。
2.根据权利要求1所述钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金合金为BCC相合金，其形态为铸态，所述钛钒铬基合金以C14型laves相为主，以V基固溶体和Zr基固溶体为辅的复相结构。
3.根据权利要求1所述的钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金的组分为V40.0Fe48.8Ti11.2Al3.5，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.15Zr0.05Cr0.16V0.57Ni0.2。
4.根据权利要求1所述钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金的组分为V43.5Fe49.0Ti7.5，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.24Zr0.02Cr0.26V0.8Ni0.4。
5.根据权利要求1所述钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金的组分为V47.2Fe43.5Ti9.3，所述钛钒铬基合金的组分为Ti0.55Zr0.45Cr0.6V1.2Ni0.1。
6.根据权利要求1所述钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金和和钛钒铬基合金混合后经过球磨，钒铁基合金的重量百分比含量为60-80%。
7.按权利要求5所述的钒铁基合金/钛钒铬基合金复合储氢材料，其特征在于：所述钒铁基合金和钒铁基合金均由高频磁悬浮熔炼炉中熔炼4次而形成的。
CN201910698081.XA 2019-07-31 2019-07-31 一种钒基复相环保储氢材料 Pending CN110306089A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910698081.XA CN110306089A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种钒基复相环保储氢材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910698081.XA CN110306089A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种钒基复相环保储氢材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110306089A true CN110306089A (zh) 2019-10-08

Family

ID=68082481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910698081.XA Pending CN110306089A (zh) 2019-07-31 2019-07-31 一种钒基复相环保储氢材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110306089A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112877576A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 中国科学院江西稀土研究院 一种钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1120744A (zh) * 1995-07-21 1996-04-17 洪国治 氢气储存方法及氢化物电极材料之化学组成法
CN1236821A (zh) * 1998-05-21 1999-12-01 丰田自动车株式会社 吸氢合金

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1120744A (zh) * 1995-07-21 1996-04-17 洪国治 氢气储存方法及氢化物电极材料之化学组成法
CN1236821A (zh) * 1998-05-21 1999-12-01 丰田自动车株式会社 吸氢合金

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112877576A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 中国科学院江西稀土研究院 一种钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111893359B (zh) Ab型储氢合金及其制备方法和应用以及含有机物氢气提纯方法
CN100471557C (zh) 具有高存储容量和优良室温动力学的Mg-Ni储氢复合材料
EP1799874B1 (en) Hydrogen storage alloys having reduced pct hysteresis
CN111636012B (zh) 一种La-Mg-Ni系储氢材料及其制备方法
CN104518204A (zh) 一种稀土-钇-镍系储氢合金及含该储氢合金的二次电池
CN106654240A (zh) 一种Ce2Ni7型单相超晶格贮氢合金电极材料及其制备方法
JPS60241652A (ja) 金属水素化物を用いた電気化学用電極
CN104532062A (zh) 一种钇-镍稀土系储氢合金
CN104513925A (zh) 一种钇-镍稀土系储氢合金及含该储氢合金的二次电池
CN104513915A (zh) 添加锆、钛元素的ab3型稀土-钇-镍系储氢合金
Ding et al. Highly efficient hydrogen storage capacity of 2.5 wt% above 0.1 MPa using Y and Cr codoped V-based alloys
Liu et al. Fabrication and electrochemical hydrogen storage performance of Ti49Zr26Ni25 alloy covered with Cd/Pd core/shell particles
WO1998014627A1 (fr) Alliage absorbant l'hydrogene et procede de preparation de ce dernier
CN110306089A (zh) 一种钒基复相环保储氢材料
TWI395364B (zh) Adsorption of hydrogen alloy and nickel - hydrogen battery electrode
Cao et al. Development of (Ti–Zr) 1.02 (Cr–Mn–Fe) 2-based alloys toward excellent hydrogen compression performance in water-bath environments
Inoue et al. Charge–discharge characteristics of TiV2. 1Ni0. 3 alloy surface-modified by ball-milling with Ni or Raney Ni
KR19980085375A (ko) Ni/MH 2차전지용 미시금속과 니켈 계 수소저장합금
CN109097612B (zh) 一种贮氢用高压储氢合金及其制备方法
KR100958419B1 (ko) 비화학양론비를 갖는 수소저장합금
CN110257651A (zh) 一种具有多相共晶组织的Mg-Ni-Y储氢合金及其制备方法
Yang et al. Development of Mg-added MmNi5-based alloys with low Co content for high power applications
Ding et al. Electrochemical hydrogen storage properties of MgAlMnNi quaternary alloys
KR101583297B1 (ko) 티타늄-지르코늄계 수소저장합금 및 그 제조방법
CN106575749A (zh) Laves相相关的BCC金属氢化物合金及其用于电化学用途的活化

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191008

RJ01 Rejection of invention patent application after publication