CN1124355C - 一种镁基储氢材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种镁基储氢材料的制造方法，该镁基储氢材料在组成上主要是在纯镁及镁基合金中添加过渡金属的氯化物，在工艺上，使用球磨机，在氢气环境中，将氯化物均匀分散在镁基储氢材料颗粒表面上，达到催化作用。本发明提高了镁基储氢材料动力学性能，使吸放氢速度大大加快，也相应地降低了吸放氢的温度，本发明改善了纯镁储氢材料的动力学和热力学性能。

Description

一种镁基储氢材料的制造方法
本发明提出一种镁基储氢材料的制造方法，具体地说是一种改进型的储氢材料的制造方法。
从七十年代开始，人们就开始重视储氢材料的研究，特别是近十年来的燃料电池、镍氢可充电电池的发展，促使人们寻找具有高性能的储氢材料，以满足需要。作为具有实际应用价值的储氢材料，要求该材料储氢容量大，充放氢速度快，温度低，寿命长。几十年来，各国的科学工作者进行了不懈的努力。目前已研究过的储氢材料有近千种，主要有Mg2N，FeTi，LaNi5，VZr等系列。在各种金属储氢材料中，人们普遍地认为镁基材料是一种最有前途的储氢材料。因为它有储氢容量大(纯镁的理论储氢容量可以达到7.6wt％)、密度小，储藏量大，成本低等优点。但是该材料作为储氢材料具有一些不易克服的缺点，如充放氢温度高，动力学性能差，易粉化等。所以具有良好的热力学性能和动力学性能的储氢材料一直是人们研究的焦点。各国的研究工作者，尝试了多种办法，如添加各种过渡金属元素，使其形成镁基合金，并制成纳米晶体，非晶等。使镁基储氢材料的性能不断改善。但现有的研究水平还不能满足人们要求。
本发明的目的针对现有技术存在的不足，提出以纯镁为基础的大容量的储氢材料，从而直接应用于燃料电池等领域。
本发明的目的是这样实现的，本发明包括是由配方组成和相应的方法两方面组成的。
本发明的具体过程是：
1、在纯镁粉(99.5％)或者是镁与过渡金属粉末镍、铁、钛、锌等混合物中，加入三氯化铬(CrCl3)，二氯化钯(PaCl2)，二氯化铁(FeCl2)，二氯化镍(NiCl2)，四氯化钛(TiCl4)，二氯化锰(MnCl2)等过渡金属氯化物，其加入的比例为0.1-3wt％，可以加入各氯化物的混合物，也可以单独加入。
2、将上述粉末置于球磨机的装料罐内，在氢气的保护下进行机械球磨，(氢气压力2-10atm)，对于行星式球磨机来说，对于QM-1SP和Fritsch-P5来说，其球磨罐的自转速度为(300-400rpm)，其球磨时间取决于球磨机的机构，其球磨的时间30-120小时之间。
上述粉末经过球磨之后，其粒径在0.05-0.5微米之间。其含氢量在4-6.5wt％之间。其比表面积在10-120m2/g。该粉末可以直接用于充放氢，无需活化。在本发明中，添加过渡金属氯化物能改善镁基材料的储氢性能，主要和材料的表面结构有关。添加氯化物之后，氯化物的粉末与镁基材料的粉末在球磨机中充分接触，由于氯化物的数量少，可以认为氯化物的细小晶粒镶嵌在镁颗粒的表面之上。起到了破坏镁表面的致密氧化镁膜的作用，同时过渡金属离子，具有一定的分解氢分子的作用，使其在材料表面快速离解成氢原子。从而使吸附氢分子的速度大大加快。
本发明在不使用稀有金属和贵金属，如钯，铂，铼，铑等，降低了成本，便于材料的大规模使用。在技术上，该工艺过程更为简单。本发明不需以MgH2为原料，这样就使得制造成本也相应地降低，使整个的制造过程一次完成。
实施例：
1、取纯镁粉99.5％、200目，19.2克；镍粉99.9％、200目，Ni0.6克；CrCl3.6H2O＞99.0％晶体，0.2克。所以MgNiCrCl3其百分含量分别是97-3-1wt％。
2、将上述粉末装入QM-1SP型行星式球磨机，抽真空并充入5atm、纯度为99.999％的氢气。
3、将球磨机的转速控制在330rpm。球磨80小时。每间隔20小时取一次样，以备分析用。所有的操作都要在手套箱中进行，箱内充满氩气。
4、取出粉末，粉末颗粒的直径在50-100纳米之间。该粉末可直接用于储存氢气。不需要活化。
该材料的储氢量在6.4wt％左右，可在1分钟内使吸氢量接近最大值，吸氢的温度在140℃左右。

Claims (2)

1、一种镁基储氢材料的制造方法，其特征在于：
(1)在纯镁粉或者是镁与过渡金属粉末镍、铁、钛、锌等混合物中，加入三氯化铬、二氯化钯、二氯化铁、二氯化镍、四氯化钛、二氯化锰等过渡金属氯化物，其加入的比例为0.1-3wt％，
(2)将上述粉末置于球磨机的装料罐内，在氢气的保护下进行机械球磨，氢气压力2-10atm，其球磨时间为30-120小时之间。
2、根据权利要求1所述的储氢材料的制造方法，其特征在于：在纯镁粉或者是镁与过渡金属粉末镍、铁、钛、锌等混合物中，可以加入各氯化物的混合物，也可以单独加入。
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