CN111761037B - 一种水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金纳米复合产氢带及其制备方法 - Google Patents

一种水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金纳米复合产氢带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水溶性有机膜包覆Mg‑Ce合金复合制氢材料，表达式为PVA@Mg‑xCe。该制氢材料的制备方法包括以下步骤：(一)选取镁块和Mg‑Ce中间合金；(二)将镁块在气氛保护下加热至熔融状态，将Mg‑Ce中间合金块加入镁熔融液体中，将合金熔体继续升温后进行保温，待中间合金块完全熔化后浇铸至提前预热的石墨模具中，在气氛保护下冷却至室温，得到Mg‑Ce合金铸锭；(三)合金铸锭在气氛保护下进行熔体快淬，使Mg‑Ce合金基体纳米化，得到合金纳米薄带；(四)将得到的纳米薄带置于超净化手套箱中进行提拉镀膜，获得水溶性有机膜PVA包覆的富镁纳米复合产氢材料。本发明可显著改善富镁合金的活化特性及初始水解反应动力学特性，巩固了组织调控后的良好改性效果。

Description

一种水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金纳米复合产氢带及其制备 方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种用于水解制氢的水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金复合产氢薄带。
背景技术
氢能具有来源广、可循环、零排放三大显著优势，吸放氢循环过程中的唯一副产物H2O，对环境非常友好。但要真正应用氢能源，建立氢经济，必须解决氢气的高效制备、安全存储及便捷利用三方面的问题。目前，氢气制备的方法大致有以下五种：燃气重组制氢、生物质制氢、电解水制氢、光解水制氢、金属水解制氢。
燃气重组制氢，虽然可高效获得氢气，但是原材料为化石能源，不具有环保性和可持续性；生物质制氢受规模和效率的限制，不利于大规模推广；电解水制氢耗能过大，经济性太差；光解水制氢是条理想途径，但目前所使用的高效光催化剂大都为稀有贵金属，成本过高；就目前而言，合金水解制氢优势显著，具有方式灵活、设备简单、能耗低、产物可利用、便携性强等优点，得到了越来越广泛的关注。近些年，以镁合金、铝合金、锌合金及其他金属为介质的水解制氢方式优势显著，成为关注的热点。
从总制氢效率、原料来源、兼容性等方面来考虑，镁合金是理想的水解制氢体系。但是镁合金表面容易形成氧化镁等钝化层，降低了电化学反应活性，导致水解制氢反应启动困难，需要提高水解温度或加入腐蚀性介质。镁合金基体电化学活性较低及扩散传质通道过少，存在水解制氢动力学缓慢、水解过程不可控等缺点，严重制约了该类水解制氢合金的实际应用。开发中性介质快速高效可控产氢的镁基合金体系，是目前水解制氢领域的关键性任务。
发明内容
为了克服水解制氢现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种水溶性有机膜包覆的Mg-Ce合金纳米产氢材料，可改善现有镁合金材料表面污染，水解制氢反应启动困难，制氢动力学缓慢及水解过程不可控等问题。
本发明通过引入活性元素Ce，强化镁合金电化学水解产氢过程，加速水解反应，改善水解特性，通过合金元素的种类和添加量控制合金体系电化学水解过程。通过熔体快淬技术，使Mg-Ce合金基体纳米化，增加反应比表面积，引入晶界、相界等缺陷，改善水解制氢反应中的传质过程。通过水溶性有机膜包覆熔体快淬的Mg-Ce合金薄带，可有效保护组织及相组成优化后的合金表面，提高表面电化学反应活性。水溶性有机膜，遇水后自行降解，暴露出新鲜高活性富镁合金表面，可快速启动水解制氢反应。
本发明的技术方案具体包括以下步骤：
(1)合金配料：
选取镁块和Mg-30Ce中间合金块，镁块纯度≥99.8％，中间合金块纯度≥99.6％，按Ce含量占镁和中间合金总质量的5-15％进行配比，镁额外添加镁和中间合金总质量的5％作为烧损；
(2)制备合金铸锭：
将镁块放入烘干的高纯石墨坩埚中，在气氛保护下将镁块加热至熔融状态，将Mg-30Ce中间合金块加入镁熔融液体中，机械搅拌30min，获得Mg-Ce二元合金熔体，将合金熔体继续升温至870-900℃,保温30min，保温过程中对合金熔体进行机械搅拌，待Mg-30Ce中间合金块完全熔化后浇铸到预热的高纯石墨模具中，自然冷却至室温，得到Mg-Ce合金铸锭，浇铸及冷却过程均在气氛保护下进行；
(3)熔体快淬：
将Mg-Ce合金铸锭制成0.8cm×0.8cm×2cm块体，置于底端带有平口的高纯石英管中，平口的尺寸为0.5mm×10mm，将石英管置于熔体快淬炉中，在Ar气保护下，通过感应加热重熔Mg-Ce合金块体，借助Ar气将熔融后的Mg-Ce合金液体喷射到旋转的铜辊上，铜辊上设置有水冷系统，Mg-Ce合金液体在铜辊上快速凝固，获得Mg-Ce合金薄带；
(4)提拉镀膜：
将获得的Mg-Ce合金薄带置于水氧含量均低于0.1ppm的超净化手套箱中，使用浸渍提拉镀膜机，借助提拉镀膜技术，在Mg-Ce合金薄带表面均匀的附着一层聚乙烯醇(PVA)有机膜，获得水溶性有机膜包覆的Mg-Ce合金复合产氢带。
进一步的，步骤(2)中使用的保护气氛为SF6+CO2混合气体，镁块加热温度为780-800℃，石墨模具预热温度为220℃。
进一步的，步骤(3)中的铜辊转速为5-60m/s，获得Mg-Ce合金薄带的宽度为10mm，厚度为0.1-5mm，长度为5-20cm。
进一步的，步骤(4)中镀膜的提拉速率为1cm/min，有机膜厚度约为10μm。
本发明方法制备的复合产氢带,内为Mg-Ce合金薄带，外部由水溶性有机膜聚乙烯醇(PVA)包覆，表达式为PVA@Mg-xCe，x表示Mg-Ce二元合金中Ce的质量分数。
进一步的，Mg-Ce合金薄带中Ce的质量分数为5-15％，其余为镁。
本发明的有益效果是：
本发明所提供水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金复合制氢材料及制备方法，借助熔体快淬技术，优化Mg-Ce二元合金内部微观组织及相组成，改善电化学反应活性、扩散传质过程及产氢动力学过程。借助PVA可溶性有机包覆层的透水抗氧特性，有效抑制了活性氧气分子对于内部组织优化后Mg-Ce合金薄带表面的毒化，显著改善了合金薄带表面的电化学反应活性，可保证水解制氢反应的快速启动。另外，水溶性有机膜PVA，遇水之后便可迅速降解，从而暴露出熔体快淬Mg-Ce合金薄带大而活的比表面积，接触到水分子后，便可快速水解，制备出氢气。
单一内部组织调控或合金化改性方式，仅仅优化合金内部组织和相组成，而材料表面的低电化学反应活性导致水解制氢反应动力学不理想。本发明方法制备的水溶性有机包膜包覆熔体快淬Mg-Ce合金复合制氢材料，既保证了与中性水快速反应的特性，快的制氢动力学，高的制氢容量，同时又避免了提高水温或引入腐蚀介质等造成的耗能和环境污染问题，提升了制氢合金材料的环保特性和经济特性。
附图说明
图1a为实施例1中Mg-15Ce合金铸态的微观组织形貌；
图1b为实施例1中Mg-15Ce合金熔体快淬后的微观组织形貌；
图2为实施例1中Mg-15Ce合金铸态、熔体快淬后及有机膜包覆后室温纯净水中的产氢曲线。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面结合实例对本发明做进一步说明，但是本发明要求保护范围并不局限于实施例的表述范围。
实施例1
(1)合金配料：
选取镁块和Mg-30Ce中间合金块，镁块纯度≥99.8％，中间合金块纯度≥99.6％，按Ce含量占镁和中间合金总质量的15％进行配比，镁额外添加镁和中间合金总质量的5％作为烧损；
(2)制备合金铸锭：
将镁块放入烘干的高纯石墨坩埚中，在SF6+CO2气氛保护下将镁块加热至800℃，将Mg-30Ce中间合金块加入镁熔融液体中，机械搅拌30min，获得Mg-Ce二元合金熔体，将合金熔体继续升温至900℃,保温30min，保温过程中对合金熔体进行机械搅拌，待Mg-30Ce中间合金块完全熔化后浇铸到预热至220℃的高纯石墨模具中，自然冷却至室温，得到Mg-15Ce合金铸锭，浇铸及冷却过程均在SF6+CO2气氛保护下进行；
(3)熔体快淬：
将Mg-15Ce合金铸锭制成0.8×0.8×2cm块体，置于底端带有平口的高纯石英管中，平口的尺寸为0.5×10mm，将石英管置于熔体快淬炉中，在Ar气保护下，通过感应加热重熔Mg-15Ce合金块体，借助Ar气将熔融后的Mg-15Ce合金液体喷射到旋转的铜辊上，铜辊转速为40m/s，铜辊上设置有水冷系统，Mg-15Ce合金液体在铜辊上快速凝固，获得Mg-15Ce合金薄带，薄带的宽度为10mm，厚度为2.5mm，长度为约为10cm左右；
(4)提拉镀膜：
将获得的Mg-15Ce合金薄带置于水氧含量均低于0.1ppm的超净化手套箱中，使用浸渍提拉镀膜机，借助提拉镀膜技术，在Mg-15Ce合金薄带表面均匀的附着一层聚乙烯醇(PVA)有机膜，有机膜厚度约为10μm，镀膜的提拉速率为1cm/min，获得水溶性有机膜(PVA)包覆的Mg-15Ce合金复合产氢带。
本实施例制备的复合产氢带表达式为PVA@Mg-15Ce。
图1a为实施例1中Mg-15Ce合金铸态的微观组织形貌，可以看出，合金化后的Mg-Ce合金呈现典型的亚共晶组织形貌，由初始枝晶组织和层片状共晶主持构成，层片状共晶组织内部有活性中间相Mg12Ce析出。铸态Mg-Ce合金整体组织粗大，主要产氢相Mg平均晶粒尺寸达到100μm左右，缺乏扩散传质通道，且暴露出的比表面积小。由于合金活性较低，比表面积过小及传质通道较少，因此，此种合金组织与水后不利于发生水解制氢反应。
图1b为实施例1中Mg-15Ce合金熔体快淬后的微观组织形貌，可以看出，通过熔体快淬快速凝固处理后，Mg-15Ce合金内部组织得到了有效细化，2um左右的微观“晶粒”、晶界数目显著增加，传质过程显著改善。
本实施例Mg-15Ce合金改性效果如图2所示，未改性处理的Mg-15Ce铸态合金，室温下与纯净水接触后，极为缓慢的生成氢气，将近3500s时，总产氢量才50ml左右；熔体快淬后Mg-15Ce纳米合金带的产氢曲线表明，合金基体纳米化后，初始水解产氢速率有所提升，最终3500s时产氢量达到150ml。产氢性能得到改善，但是改善效果不是特别明显，原因在于快淬后的合金薄带，虽然比表面积增大，晶粒尺寸减小，扩散传质通道增加，但是表面钝化膜的形成，严重降低了电化学反应活性，所以快淬薄带的水解制氢反应启动速率未得到明显改善。因此对熔体快淬后的Mg-15Ce纳米合金薄带采用提拉镀膜技术，在薄带表面形成水溶性PVA有机膜，该有机膜可阻止氧气分子的进入，避免了合金薄带表面的氧化，保持了熔体快淬后高活性大比表面积的优势。另外，PVA有机膜遇水即可讲解，暴露出Mg-15Ce合金带表面，使其与水充分接触而快速发生水解反应。图2中的曲线表明PVA@Mg-15Ce复合纳米产氢带遇水后即可快速水解，产生大量氢气，初始产氢速率明显提升，最终3500s可产生氢气近500ml。
实施例2
(1)合金配料：
选取镁块和Mg-30Ce中间合金块，镁块纯度≥99.8％，中间合金块纯度≥99.6％，按Ce含量占镁和中间合金总质量的10％进行配比，镁额外添加镁和中间合金总质量的5％作为烧损；
(2)制备合金铸锭：
将镁块放入烘干的高纯石墨坩埚中，在SF6+CO2气氛保护下将镁块加热至790℃，将Mg-30Ce中间合金块加入镁熔融液体中，机械搅拌30min，获得Mg-Ce二元合金熔体，将合金熔体继续升温至880℃,保温30min，保温过程中对合金熔体进行机械搅拌，待Mg-30Ce中间合金块完全熔化后浇铸到预热至220℃的高纯石墨模具中，自然冷却至室温，得到Mg-10Ce合金铸锭，浇铸及冷却过程均在SF6+CO2气氛保护下进行；
(3)熔体快淬：
将Mg-10Ce合金铸锭制成0.8×0.8×2cm块体，置于底端带有平口的高纯石英管中，平口的尺寸为0.5×10mm，将石英管置于熔体快淬炉中，在Ar气保护下，通过感应加热重熔Mg-10Ce合金块体，借助Ar气将熔融后的Mg-10Ce合金液体喷射到旋转的铜辊上，铜辊转速为5m/s，铜辊上设置有水冷系统，Mg-10Ce合金液体在铜辊上快速凝固，获得Mg-10Ce合金薄带，薄带的宽度为10mm，厚度为5mm，长度为约为20cm左右；
(4)提拉镀膜：
将获得的Mg-10Ce合金薄带置于水氧含量均低于0.1ppm的超净化手套箱中，使用浸渍提拉镀膜机，借助提拉镀膜技术，在Mg-10Ce合金薄带表面均匀的附着一层聚乙烯醇(PVA)有机膜，有机膜厚度约为10μm，镀膜的提拉速率为1cm/min，获得水溶性有机膜(PVA)包覆的Mg-10Ce合金复合产氢带。
本实施例制备的复合产氢带表达式为PVA@Mg-10Ce。
实施例3
(1)合金配料：
选取镁块和Mg-30Ce中间合金块，镁块纯度≥99.8％，中间合金块纯度≥99.6％，按Ce含量占镁和中间合金总质量的5％进行配比，镁额外添加镁和中间合金总质量的5％作为烧损；
(2)制备合金铸锭：
将镁块放入烘干的高纯石墨坩埚中，在SF6+CO2气氛保护下将镁块加热至780℃，将Mg-30Ce中间合金块加入镁熔融液体中，机械搅拌30min，获得Mg-Ce二元合金熔体，将合金熔体继续升温至870℃,保温30min，保温过程中对合金熔体进行机械搅拌，待Mg-30Ce中间合金块完全熔化后浇铸到预热至220℃的高纯石墨模具中，自然冷却至室温，得到Mg-5Ce合金铸锭，浇铸及冷却过程均在SF6+CO2气氛保护下进行；
(3)熔体快淬：
将Mg-5Ce合金铸锭制成0.8×0.8×2cm块体，置于底端带有平口的高纯石英管中，平口的尺寸为0.5×10mm，将石英管置于熔体快淬炉中，在Ar气保护下，通过感应加热重熔Mg-5Ce合金块体，借助Ar气将熔融后的Mg-5Ce合金液体喷射到旋转的铜辊上，铜辊转速为60m/s，铜辊上设置有水冷系统，Mg-5Ce合金液体在铜辊上快速凝固，获得Mg-5Ce合金薄带，薄带的宽度为10mm，厚度为0.1mm，长度为约为5cm左右；
(4)提拉镀膜：
将获得的Mg-5Ce合金薄带置于水氧含量均低于0.1ppm的超净化手套箱中，使用浸渍提拉镀膜机，借助提拉镀膜技术，在Mg-5Ce合金薄带表面均匀的附着一层聚乙烯醇(PVA)有机膜，有机膜厚度约为10μm，镀膜的提拉速率为1cm/min，获得水溶性有机膜(PVA)包覆的Mg-5Ce合金复合产氢带。
本实施例制备的复合产氢带表达式为PVA@Mg-5Ce。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金复合制氢材料，其特征在于所述复合制氢材料内为Mg-Ce合金薄带，外部由水溶性聚乙烯醇有机膜包覆，表达式为PVA@Mg-xCe，x表示Mg-Ce二元合金中Ce的质量分数；其中，Mg-Ce合金薄带经溶体快淬制得，合金薄带中Ce的质量分数为5-15%。
2.如权利要求1所述的水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金复合制氢材料，其特征在于所述合金薄带的宽度为10mm，厚度为0.1-5mm，长度为5-20cm。
3.如权利要求1所述的水溶性有机膜包覆Mg-Ce合金复合制氢材料，其特征在于所述聚乙烯醇有机膜厚度为10μm。
4.一种如权利要求1所述复合制氢材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）合金配料：选取镁块和Mg-30Ce中间合金块，镁块纯度≥99.8%，中间合金块纯度≥99.6%，按Ce含量占镁和中间合金总质量的5-15%进行配比，镁额外添加镁和中间合金总质量的5%作为烧损；
（2）制备合金铸锭：将镁块放入烘干的高纯石墨坩埚中，在气氛保护下将镁块加热至熔融状态，将Mg-30Ce中间合金块加入镁熔融液体中，机械搅拌30min，获得Mg-Ce二元合金熔体，将合金熔体继续升温至870-900℃，保温30min，保温过程中对合金熔体进行机械搅拌，待Mg-30Ce中间合金块完全熔化后浇铸到预热的高纯石墨模具中，自然冷却至室温，得到Mg-Ce合金铸锭，浇铸及冷却过程均在气氛保护下进行；
（3）熔体快淬：将Mg-Ce合金铸锭制成0.8cm×0.8cm×2cm块体，置于底端带有平口的高纯石英管中，平口的尺寸为0.5mm×10mm，将石英管置于熔体快淬炉中，在Ar气保护下，通过感应加热重熔Mg-Ce合金块体，借助Ar气将熔融后的Mg-Ce合金液体喷射到旋转的铜辊上，铜辊上设置有水冷系统，Mg-Ce合金液体在铜辊上快速凝固，获得Mg-Ce合金薄带；
（4）提拉镀膜：将获得的Mg-Ce合金薄带置于水氧含量均低于0.1ppm的超净化手套箱中，使用浸渍提拉镀膜机，借助提拉镀膜技术，在Mg-Ce合金薄带表面均匀的附着一层聚乙烯醇（PVA）有机膜，获得水溶性有机膜包覆的Mg-Ce合金复合产氢带。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中使用的保护气氛为SF6+CO2混合气体，镁块加热温度为780-800℃，石墨模具预热温度为220℃。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中的铜辊转速为5-60m/s。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中镀膜的提拉速率为1cm/min。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002040395A1 (en) * 2000-07-04 2002-05-23 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'firma Rikom' Method of manufacturing hydrogen
WO2006011462A1 (ja) * 2004-07-27 2006-02-02 Uchiya Thermostat Co., Ltd. 水素製造方法
CN101671788A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 财团法人工业技术研究院 镁基储氢材料纳米化方法
KR101654289B1 (ko) * 2009-10-20 2016-09-07 경기대학교 산학협력단 수소 생성 장치
CN110155944A (zh) * 2019-07-02 2019-08-23 四川师范大学 一种水解制氢气和过氧化氢的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002040395A1 (en) * 2000-07-04 2002-05-23 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'firma Rikom' Method of manufacturing hydrogen
WO2006011462A1 (ja) * 2004-07-27 2006-02-02 Uchiya Thermostat Co., Ltd. 水素製造方法
CN101671788A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 财团法人工业技术研究院 镁基储氢材料纳米化方法
KR101654289B1 (ko) * 2009-10-20 2016-09-07 경기대학교 산학협력단 수소 생성 장치
CN110155944A (zh) * 2019-07-02 2019-08-23 四川师范大学 一种水解制氢气和过氧化氢的方法

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Assignee: Luoyang Zhichuan New Material Technology Co.,Ltd.

Assignor: LUOYANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980047428

Denomination of invention: A water-soluble organic film coated Mg Ce alloy nanocomposite hydrogen production belt and its preparation method

Granted publication date: 20211123

License type: Common License

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Application publication date: 20201013

Assignee: HENAN DAZHANG FILTER EQUIPMENT Co.,Ltd.

Assignor: LUOYANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980000517

Denomination of invention: A water-soluble organic film coated Mg Ce alloy nanocomposite hydrogen production belt and its preparation method

Granted publication date: 20211123

License type: Common License

Record date: 20240111