CN111689463A - LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料及其制备方法 - Google Patents

LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料及其制备方法 Download PDF

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王鸣
张方
吕俊囡
杨昆
秦宏云
于如军
杨列宁
夏先畅
陈霞
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Abstract

本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种LiNH2‑金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料及其制备方法。所述的复合储氢材料，由LiNH2与金属酰胺或金属氢化物复合组成，LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的摩尔比为1‑3:1。本发明生成的Li‑Mg‑N‑H产物的氢储存依赖于诸如Li+、H+和H—的小型流动离子的迁移，使该反应具有相对快速的动力学，系统表现出较低的焓和熵。同时该系统的脱氢控制步骤为可移动的小离子的扩散，进一步降低操作温度和提高酰胺/氢化物组合材料的氢吸收/解吸速率。本发明采用磁力研磨机对物料进行高速研磨制得所述的复合储氢材料，磨时间可大幅缩短，从而提高工作效率。

Description

LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料及其制备方法
技术领域
本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的飞速发展，能源越来越成为制约人类持续发展的瓶颈。传统的能源材料主要是石油、煤炭、天然气等等。然而，随着此类能源材料的长期使用，自然环境也遭到了严重的破坏。酸雨、雾霾、温室效应等等都与传统能源材料的使用有着密不可分的联系，人类赖以生存的环境时刻遭受着威胁。虽然风能、太阳能等可再生能源在一定程度上缓解了化石能源给环境带来的压力，但是大部分可再生能源不能够直接满足人类社会对能源的需求。
氢能无疑是一种热值高、无污染、可循环使用的绿色能源，为人类长期持久发展和生存提供了可能。氢能在机动车、航空等产业有着不可估量的前景。氢气储存有气态高压储氢、液态低温储氢、固态储氢等技术方式，其中，固态储氢是一种利用储氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的化学储氢技术，与前两种物理储氢技术相比，具有储氢密度大、运输方便安全的优势，越来越受到人们的重视和青睐。
然而，目前的固态储氢材料普遍存在应用时充放电循环稳定性差，容量衰减快，以及操作温度高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料，在保持高储氢量的同时能够提高氢吸收/解吸动力学以及进一步降低操作温度；同时本发明还提供其制备方法。
本发明所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料，由LiNH2与金属酰胺或金属氢化物复合组成，LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的摩尔比为1-3:1。
优选地，所述的金属酰胺为Mg(NH2)2。
优选地，所述的金属氢化物为LiH、MgH2、LiAlH4或Li3AlH6中的一种。
本发明所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料的制备方法，将LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的混合物料经磁力研磨机研磨后，即得复合储氢材料，具体包括以下步骤：
(1)在惰性气体的保护气氛下，将LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，密闭研磨腔；
(2)开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；
(3)研磨结束后，分离出磁性研磨针，即得复合储氢材料。
其中：
步骤(1)中所述的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:10-50。
步骤(2)中电磁研磨机研磨频率为1800-3600rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，研磨总时间为0.5-30h。
电磁研磨机研磨罐周围设有电磁铁，电磁铁由电磁线圈和铁芯组成，利用电流产生交变磁场，带动罐内磁性研磨针与物料产生剪切碰撞达到较好的研磨效果。电磁铁与电压、电流控制器相连接，与交流变频器控制研磨罐中的研磨状况。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过反应物LiNH2-金属酰胺/金属氢化物，生成的Li-Mg-N-H产物的氢储存依赖于诸如Li+、H+和H—的小型流动离子的迁移，由于较多的离子迁移和热力学，使该反应具有相对快速的动力学，系统表现出较低的焓和熵。同时该系统的脱氢控制步骤为可移动的小离子的扩散，进一步降低操作温度和提高酰胺/氢化物组合材料的氢吸收/解吸速率。
2、本发明采用电磁研磨机对物料进行高速研磨，与传统球磨相比，研磨时间可大幅缩短，从而提高工作效率，同时磁力研磨可使颗粒尺寸进一步地减小，能够显著降低反应动力学的障碍。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
在惰性气体氩气的保护气氛下，将LiNH2和Mg(NH2)2按照摩尔比为2:1加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，LiNH2和Mg(NH2)2的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，研磨腔密闭，设置研磨机参数，研磨频率设为1800rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨，研磨30h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得复合储氢材料。
实施例2
在惰性气体氩气的保护气氛下，将LiNH2和LiH按照摩尔比为2:1加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，LiNH2和LiH的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:30，研磨腔密闭，设置研磨机参数，研磨频率设为2000rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨，研磨25h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得复合储氢材料。
实施例3
在惰性气体氩气的保护气氛下，将LiNH2和MgH2按照摩尔比为2:1加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，LiNH2和MgH2的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，研磨腔密闭，设置研磨机参数，研磨频率设为2500rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨，研磨20h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得复合储氢材料。
实施例4
在惰性气体氩气的保护气氛下，将LiNH2和LiAlH4按照摩尔比为2.5:1加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，LiNH2和LiAlH4的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，研磨腔密闭，设置研磨机参数，研磨频率设为3000rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨，研磨15h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得复合储氢材料。
实施例5
在惰性气体氩气的保护气氛下，将LiNH2和Li3AlH6按照摩尔比为2.5:1加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，LiNH2和Li3AlH6的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，研磨腔密闭，设置研磨机参数，研磨频率设为3600rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨，研磨1h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得复合储氢材料。
性能检测
实施例1中LiNH2与酰胺基镁经磁力研磨后的复合储氢材料起始吸氢温度从180℃降至90℃，脱氢速率从3.8×10-5s-1提高至3.5×10-4s-1，且活化能降低至53KJ/mol，有效降低活化能垒。
实施例1制备的复合储氢材料在50-250℃下的脱氢量，见表1；在50-250℃下再氢化的吸氢量，见表2。
表1实施例1制备的复合储氢材料在50-250℃下的脱氢量
温度(℃) 50 100 150 200 250
脱氢量(wt％) 0.05 0.12 0.25 4.20 5.10
表2实施例1制备的复合储氢材料在50-250℃下再氢化的吸氢量
温度(℃) 50 100 150 200 250
吸氢量(wt％) 0.05 0.05 0.10 0.50 5.10
从表1和表2数据可见，实施例1制备的复合储氢材料在较低的温度下，具有较快的反应动力学，酰胺/氢化物组合材料的氢吸收/解吸速率在200℃-250℃吸氢放氢速率直线上升。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (7)

1.一种LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的储氢材料由LiNH2与金属酰胺或金属氢化物复合组成，LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的摩尔比为1-3:1。
2.根据权利要求1所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的金属酰胺为Mg(NH2)2。
3.根据权利要求1所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的金属氢化物为LiH、MgH2、LiAlH4或Li3AlH6中的一种。
4.一种权利要求1所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料的制备方法，其特征在于：将LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的混合物料经磁力研磨机研磨后，即得复合储氢材料。
5.根据权利要求4所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在惰性气体的保护气氛下，将LiNH2与金属酰胺或金属氢化物的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，密闭研磨腔；
(2)开启电磁研磨机，进行高速碰撞研磨；
(3)研磨结束后，分离出磁性研磨针，即得复合储氢材料。
6.根据权利要求5所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:10-50。
7.根据权利要求5所述的LiNH2-金属酰胺/金属氢化物复合储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中电磁研磨机研磨频率为1800-3600rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，研磨总时间为0.5-30h。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114380275A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 安泰科技股份有限公司 一种含LiNH2和Mg复合储氢材料及其制备方法
CN117772260A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东海化集团有限公司 一种合成氨复合催化剂及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298316A (zh) * 2007-05-03 2008-11-05 通用汽车环球科技运作公司 使用含氮储氢材料产生氢的方法
CN101332976A (zh) * 2008-08-01 2008-12-31 浙江大学 一种Li-Mg-N-H储氢材料的制备方法
US20090072352A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-19 The Regents Of The University Of California Gallium nitride bulk crystals and their growth method
CN107915203A (zh) * 2016-10-11 2018-04-17 中国科学院大连化学物理研究所 复合氢化物储氢材料的制备方法及复合氢化物储氢材料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298316A (zh) * 2007-05-03 2008-11-05 通用汽车环球科技运作公司 使用含氮储氢材料产生氢的方法
US20090072352A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-19 The Regents Of The University Of California Gallium nitride bulk crystals and their growth method
CN101332976A (zh) * 2008-08-01 2008-12-31 浙江大学 一种Li-Mg-N-H储氢材料的制备方法
CN107915203A (zh) * 2016-10-11 2018-04-17 中国科学院大连化学物理研究所 复合氢化物储氢材料的制备方法及复合氢化物储氢材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王先逵等: "《精密加工技术使用手册》", 31 March 2001, 机械工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114380275A (zh) * 2022-01-27 2022-04-22 安泰科技股份有限公司 一种含LiNH2和Mg复合储氢材料及其制备方法
CN117772260A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东海化集团有限公司 一种合成氨复合催化剂及其制备方法和应用

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