CN115611234B - 一种高效水解制氢材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效水解制氢材料及其制备方法和应用，涉及水解制氢技术领域，所述高效水解制氢材料是由LiH和LaMg12H27组成的复合物；所述高效水解制氢材料的制备方法是：以La和Mg合金为原始合金材料，采用电弧熔炼方法制备铸态LaMg12合金，在惰性气体保护下球磨后，通过吸氢制得LaMg12H27，并以此为制氢原料，添加LiH并在氩气或高纯氢气保护下混合球磨合成LiH@LaMg12H27；应用于水解制氢时具有较高的速率和高达1200mL/g的制氢量，且反应产物无害，极大的拓展了氢相关能源的应用场景。该高效制氢材料具有低成本和易于规模化生产，能满足室温下快速水解放氢的需求。
Description
技术领域
本发明涉及水解制氢技术领域，特别是涉及一种高效水解制氢材料、制备方法及其应用。
背景技术
过去的几十年里，能源主要是基于化石能源，这导致了环境的恶化。氢作为一种清洁无污染的能源载体，具有极高的能量密度，受到了越来越多的关注。然而，氢气由于其性质活泼，分子很小导致易于泄露，安全存储仍是目前亟需解决的关键问题之一，因此，氢气应按需产生和消耗，从而消除氢气储存的需要。金属、金属氢化物或硼氢化物的水解反应稳定、无污染、理论产氢量高，是一种很有前途的水解制氢材料。在这些金属材料中，镁基材料和铝基材料是一种轻质金属，在地壳中含量丰富，具有较高的理论产氢量。特别是Mg(OH)2等水反应的副产物是一种环保材料，可以充分循环利用，具有较高的经济价值。然而，水解反应很快被覆盖在未反应的Mg或MgH2颗粒上的水解副产物氢氧化镁所中断。因此如何实现快速水解制氢，打破所形成的氢氧化镁钝化层是目前研究的重点。
到目前为止，人们已经尝试了许多方法来解决这些问题，如在球磨中添加催化剂、熔炼合金和溶液改性等。球磨可以通过产生新鲜的，高活性的表面积和缺陷，减小颗粒度大小，来提高该水解的动力学和氢气产量。稀土金属是一种很好的吸氧剂。因此，它们的存在可以减少表面氧化物的形成，从而有利于水解制氢，但LaMg12合金用来水解制氢反应时间长，效率低。
发明内容
本发明针对现有化学物质水解制氢技术的不足，提供了一种改善LaMg12合金快速水解制氢方法，形成了LiH@LaMg12H27高效水解制氢材料及相应的先进制备工艺，通过电弧熔炼方法制备出铸态LaMg12合金，对铸态LaMg12合金球磨后，在300-350℃下加氢制备出具有更高氢加载能力的原材料，在此基础上通过引入LiH活性材料结合球磨提高合金材料的初始反应动力学，实现LaMg12H27快速获取氢气的需要、较高的速率和高达1200mL/g的制氢量，反应产物无害，极大的拓展了氢相关能源的应用场景。该高效制氢材料具有低成本和易于规模化生产，能满足室温下快速水解放氢的需求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高效水解制氢材料，所述高效水解制氢材料是由LiH和LaMg12H27组成的复合物LiH@LaMg12H27，其中添加的LiH占比为0～5wt.％，LaMg12H27占比为95～100wt.％。
一种所述高效水解制氢材料的制备方法，以La和Mg合金为原始合金材料，采用电弧熔炼方法制备铸态LaMg12合金，球磨后，通过吸氢制得LaMg12H27，并以此为制氢原料，添加LiH并在惰性气体或高纯氢气保护下混合球磨合成LiH@LaMg12H27；其中添加的LiH质量占比为0～5wt.％。
进一步地，所述高效水解制氢材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)铸态LaMg12合金制备：水解制氢初始合金由La、Mg两种元素所构成，其纯度均≥99.9％，将La(镧块)、Mg(镁块)依照质量比30-35:65-70放置在电弧熔炼炉中，经过反复冶炼3-4次，获得混合均匀的铸态合金铸锭；
(2)铸态合金球磨预处理：将(1)制得的铸态合金铸锭破碎，过筛，将过筛样品在氩气保护下球磨，获得初步LaMg12水解制氢合金；
(3)LaMg12H27制氢原材料制备：将(2)制得的初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置中，加氢气6-7MPa，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27；在此步骤中，是以LaMg12吸饱和氢后的LaMg12H27，作为起始材料，然后通过调节球磨参数，使动力学和产氢量来提高。
(4)高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27制备：将LaMg12H27和LiH混合，在惰性气体或高纯氢气保护下球磨，得到LiH@LaMg12H27。
进一步地，步骤(2)中，过60-80目筛。
进一步地，步骤(2)中，球磨参数为：球料比为15-25:1，转速300-400r/min，球磨1-2h。
进一步地，步骤(3)中，将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置中后，检验装置的气密性，加热到设定温度300-350℃，加热同时抽真空，并在300-350℃保持30min，之后加氢气。
进一步地，步骤(4)中，LaMg12H27和LiH的质量比为95:5。
进一步地，步骤(4)中，在行星式高能球磨机中球磨，球磨15-20h，球料比为30-40:1，转速300-400r/min。
进一步地，步骤(4)中，高纯氢气指的是99.999％的氢气。
所述高效水解制氢材料在水解制氢中的应用。
本发明公开了以下技术效果：
本发明符合对安全、高效和便携制取氢气的发展需求，针对现有水解材料的反应缓慢/剧烈、不易控制反应速率且产氢效率低等问题，通过冶炼铸态合金，粉碎，加氢制取水解制氢原始材料，此目的使制得的原始材料具有更高的氢加载量，提高材料的水解制氢量，然而，该材料仍存在水解速率较慢的问题，因此，在此基础上引入了活性材料LiH，通过球磨，使得该原始材料在具有较高制氢容量的同时，也显著提升了原始LaMg12H27合金的水解动力学，最终使得原始合金在20min内水解完全。LiH的引入和球磨使得合金材料表面缺陷暴露量的增多、细化了颗粒尺寸、水解初始获取了更高的表面反应能量从而缩短了初始反应孕育期，快速产生大量氢气。因此LiH@LaMg12H27材料在水解过程中产生了良好的水解特性。本发明所发展的水解制氢材料及其制备工艺，流程相对简单，有优异的水解产氢性能，可以满足快速用氢设备安全、高效、无污染的供氢需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1中LaMg12和LaMg12H27的XRD衍射图谱，其中曲线a是铸态LaMg12合金铸锭XRD衍射图谱；曲线b是LaMg12H27的XRD衍射图谱。
图2是实施例1中LaMg12H27和LaMg12H27-5wt.％LiH在不同球磨时间下的制氢曲线图，其中(a)为LaMg12H27，(b)为LaMg12H27-5wt.％LiH。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt.％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003Mpa，调节功率为10kw，温度控制1000℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为1h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭，其XRD衍射图谱如图1中曲线a所示。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过70目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为20:1，在行星式高能球磨机上以转速350r/min，球磨1.5h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到储氢特性测试仪上抽真空到10-2Pa；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度320℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27，其XRD衍射图谱如图1中曲线b所示，可见制得的样品均为氢化物。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入5wt％LiH球磨18h，球磨参数球料比35:1，转速350r/min，得到LiH@LaMg12H27，记为LaMg12H27-5wt.％LiH。为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的LaMg12H27和高效水解制氢材料LaMg12H27-5wt.％LiH(以下各实施例的制氢方法同实施例1)：分别在样品室中加入0.2g球磨后的LaMg12H27-5wt.％LiH粉末，然后在漏斗中加入过量的去离子水。用排水法计算氢气的体积。一个连接到计算机上的电子秤被用来测量烧杯中排出的水。所有水解实验均在室温(298K)下进行，采用恒温水循环浴以保持反应温度，在不同球磨时间下的制氢曲线图见图2，在球磨20h的条件下，LaMg12H27-5wt.％LiH制氢量达到1157mL/g，转化率为82％水解速率在初始阶段较快，满足燃料电池等快速用氢需求，在20min内几乎全部水解，性能比较优异。
实施例2
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt.％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003MPa，调节功率为5kW，温度控制1200℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为0.5h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过60目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为15:1，在行星式高能球磨机上以转速300r/min，球磨2h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空5min；阶梯加氢气至7MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至7MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度350℃；待温度稳定后加氢至7MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入5wt.％LiH球磨15h，球磨参数球料比30:1，转速400r/min，得到LiH@LaMg12H27，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27能快速水解，在20min后其氢产量达到1067mL/g，转化率为76％。并且初始水解速率较快，在1min内释放了544mL/g的氢气。
实施例3
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt.％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.004MPa，调节功率为20kw，温度控制900℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为3h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过80目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为25:1，在行星式高能球磨机上以转速400r/min，球磨1h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空3min；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度300-350℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入5wt.％LiH球磨20h，球磨参数球料比40:1，转速300r/min，得到LiH@LaMg12H27，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27能快速水解，在20min后，其产量能超过1100mL/g，转化率超过了78％，并且初始水解速度很快，满足燃料电池等用氢的需求。
实施例4
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量65wt.％和稀土金属镧按含量为35wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003MPa，调节功率为20kw，温度控制1100℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为2h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过70目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为20:1，在行星式高能球磨机上以转速350r/min，球磨1h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空3min；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度320℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入5wt.％LiH球磨20h，球磨参数球料比30:1，转速400r/min，得到LiH@LaMg12H27，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27能快速水解，在20min后其氢产量超过1150mL/g，并且转化率超过了81％。
实施例5
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003MPa，调节功率为10kw，温度控制1000℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为1h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过70目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为20:1，在行星式高能球磨机上以转速350r/min，球磨1.5h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空3min；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度320℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入1wt.％LiH球磨18h，球磨参数球料比35:1，转速350r/min，得到LiH@LaMg12H27，记为LaMg12H27-1wt.％LiH。为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LaMg12H27-1wt.％LiH能快速水解，在20min后，其产量能超过1020mL/g，转化率超过了80％。
实施例6
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003MPa，调节功率为10kW，温度控制1000℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为1h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过70目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为20:1，在行星式高能球磨机上以转速350r/min，球磨1.5h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空3min；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度320℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27加入3wt％LiH球磨18h，球磨参数球料比35:1，转速350r/min，得到LiH@LaMg12H27，记为LaMg12H27-3wt.％LiH。为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LaMg12H27-3wt.％LiH能快速水解，在20min后，其产量能超过1083mL/g，转化率超过了80％。
实施例7
一种高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27的制备方法，由以下步骤组成：
(1)原材料镧块和镁块纯度均≥99.9％，熔炼前，原材料镧块和镁块在煤油中保存，刷除表面氧化皮和杂质并用酒精清洗干净。金属镁块按含量70wt％和稀土金属镧按含量为30wt.％置于感应炉坩埚中，金属镁置于上层的低温区，稀土金属镧置于中心偏下的高温区。盖好炉盖，抽真空至10-2Pa以下，充入保护气体氩气至气压达到0.003MPa，调节功率为10kw，温度控制1000℃使金属熔化，保温并充分搅拌，熔炼时间为1h，最后将金属溶液注入水冷铜锭模中，冷却出炉，得到铸态LaMg12合金铸锭。
(2)先将铸态LaMg12合金铸锭人工破碎过60目筛子，将过筛样品在氩气保护下球料比为20:1，在行星式高能球磨机上以转速400r/min，球磨1h，获得初步LaMg12水解制氢合金，为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
(3)在充满高纯氩气的手套箱中将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置的样品室；将加氢反应装置装载到国产储氢特性测试仪上抽真空3min；阶梯加氢气至6MPa(先将氢气加压至1MPa，再加压至2MPa，每次升1MPa，直至6MPa)，检验加氢反应装置的气密性；确定密封性良好后标定样品体积；将加氢反应装置在抽真空状态下装入加热炉加热到设定温度300℃；待温度稳定后加氢至6MPa，压力稳定后启动程序开始记录吸氢量-时间数据，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27。
(4)将吸氢后的LaMg12H27(不加入LiH)球磨20h，球磨参数球料比40:1，转速400r/min，得到LiH@LaMg12H27，记为LaMg12H27-0wt.％LiH。为了防止样品在球磨过程中发生氧化，装样品取样品都是在隔绝空气充氩气的手套箱中操作。
本实施例制备的高效水解制氢材料LaMg12H27-0wt.％LiH能快速水解，在20min后，其产量能超过950mL/g，转化率超过了75％。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高效水解制氢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铸态LaMg12合金制备：将La、Mg依照质量比30-35:65-70放置在电弧熔炼炉中，经过反复冶炼3-4次，获得混合均匀的铸态合金铸锭；
(2)铸态合金球磨预处理：将(1)制得的铸态合金铸锭破碎，过筛，将过筛样品在氩气保护下球磨，获得初步LaMg12水解制氢合金；
(3)LaMg12H27制氢原材料制备：将(2)制得的初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置中，加氢气6-7MPa，直至吸氢达到饱和，得到LaMg12H27；
(4)高效水解制氢材料LiH@LaMg12H27制备：将LaMg12H27和LiH混合，在氩气或高纯氢气保护下球磨，得到LiH@LaMg12H27，其中添加的LiH占比为5wt.％，LaMg12H27占比为95wt.％。
2.根据权利要求1所述高效水解制氢材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，球磨参数为：球料比为15-25:1，不锈钢球直径为5mm，转速300-400r/min，球磨1-2h。
3.根据权利要求1所述高效水解制氢材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将初步LaMg12水解制氢合金装入加氢反应装置中后，检验装置的气密性，加热到设定温度300-350℃，加热同时抽真空，并在300-350℃保持30min，之后加氢气。
4.根据权利要求1所述高效水解制氢材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，在行星式高能球磨机中球磨，球磨15-20h，球料比为30-40:1，转速300-400r/min。
5.权利要求1-4任一项所述制备方法得到的高效水解制氢材料在水解制氢中的应用。
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| JP2010069405A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Japan Steel Works Ltd:The | 水素貯蔵材料の特性改善方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Hydrogen Generation by Hydrolysis of MgH2-LiH Composite";Xiaojuan Wu et al;《Materials》;第第15卷卷(第第4期期);第1-9页 * |
| "The controllable hydrolysis rate for LaMg12 hydride";L.Z. Ouyang et al;《international journal of hydrogen energy》;第第37卷卷;第12358-12364页 * |
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