CN115650157A - 一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体及制备工艺 - Google Patents
一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体及制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及储氢合金技术领域，公开了一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体及制备工艺，储氢合金床体包括如下质量份的原料：储氢合金粉末77.5‑97.5份、润湿剂0.5‑5份、粘接剂0.2‑1份和导热剂1‑20份。制备工艺包括：一、混料：将储氢合金粉末、导热剂、润湿剂和粘接剂依次添加并搅拌混匀；二、模压：将混合体系模压后脱模得到润湿状态的储氢合金块体；三、烘干，将湿润状态的储氢合金块在真空条件下烘干后得到储氢合金床体。本技术方案制备的储氢合金床体具备高的导热能力，轴向导热率提升至3W/m·K以上，径向导热率提升至10W/m·K以上；且在吸放氢循环中，具备极低的质量损失，形状保持良好，可减少由于粉体堆积导致的应力集中及低氢气渗透率问题。
Description
技术领域
本发明涉及储氢合金技术领域，具体涉及一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体及制备工艺。
背景技术
氢因其清洁、零排放、热值高、来源多样等优势，被认为是未来能源体系的终极选择。氢的利用主要包含以下三个环节：氢的制取、储运、利用。氢气安全高效存储技术是氢能利用承上启下的环节中关键的一环。现有储氢方式主要有三种形式：高压气态、低温液态及固态储氢。以储氢合金为储氢介质的固态储氢方式因其操作氢压低、本征安全性高及体积储氢密度高等特点，受到广泛关注。
储氢合金在一定的氢气压力和温度下，通过将氢分子解离成氢原子存储在晶格间隙中，形成金属氢化物，此过程伴随着大量的热效应，其中吸氢过程为放热反应，放氢过程为吸热反应。然而，储氢合金粉末(粒径通常10至100μm)的导热率低下，仅有0.1～0.5W/m·K左右。若此热量不及时导出，当储氢合金在储氢罐体中使用时，将严重影响储氢系统的吸放氢速率和有效储氢容量。
此外，吸放氢过程中氢原子进/出储氢合金的晶格间隙，将导致储氢合金体积的膨胀/收缩。例如，AB5储氢合金吸氢饱和后，体积膨胀25vol％左右；钒基固溶体型吸氢饱和后，体积膨胀甚至超过40vol％。体积膨胀过程中产生的微观应力导致合金颗粒的粉化，较细粉末更趋向于向重力方向进行移动，从而导致储氢罐体产生严重的应力集中问题，危及储氢罐体的整体安全性；体积膨胀产生的微观应力还有可能造成储氢罐体局部变形、甚至破裂。
现有关于储氢罐的装填技术大部分均采用储氢合金粉末直接填充的罐体床体布置，通过罐体附加结构件，以增强床体换热及减少合金粉末在吸放氢过程中的粉末堆积情况，例如采用泡沫金属、金属隔层、金属纤维、内外换热套管等方式。但是过多导热或缓解应力的结构件一方面导致罐体加工困难，粉料装填困难，不利于规模化实施；另一方面附加件的引入占用罐体体积及质量，对整体储氢系统的储氢容量产生较大的影响。因此，亟需开发出一种具备高导热、高稳定性储氢合金床体，同时适合于规模化制备，从而有利于提高固态储氢系统的充放氢效率和长期运行稳定性。
发明内容
本发明意在提供一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体及制备工艺，以解决现有技术中的储氢合金床体存在的导热及稳定性不理想的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，包括如下质量份的原料：储氢合金粉末77.5-97.5份、粘接剂0.5-5份、润湿剂0.2-1份和导热剂1-20份。
另一方面，本技术方案还提供一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一、混料：将储氢合金粉末、导热剂、润湿剂和粘接剂依次添加并搅拌混匀；
步骤二、模压：将混合体系模压后脱模得到润湿状态的储氢合金块体；
步骤三、烘干，将所得湿润状态的储氢合金块在真空条件下烘干后得到储氢合金床体。
本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，在制备储氢合金床体时，从原料与制备工艺两方面进行技术的整体革新。首先从原料上：发明人在研发过程中发现，原料的混料不均问题尤为突出，发明人多番查阅资料，但是基于现有技术资料中所使用的混料技术，无法满足本方案的混料需求，常出现分层问题；为此发明人又尝试了球磨的方式，但是球磨会对合金的性能造成不利影响。最终发明人通过多番尝试和优化，确定采用湿法混料的方式，通过润湿剂的引入，将合金粉末与导热剂充分润湿搅拌，解决了合金粉末与导热剂之间因高密度差不易混合均匀的问题，可得到规模制备下均匀分布的混合物，大幅度提升混料均匀性，规模制备工艺简单；通过粘接剂的引入，经过轴向压实压力的挤压作用，在碳材料与储氢合金粉末间形成连续且均匀的粘接剂网络，使得储氢合金粉化过程粉末移动小，合金粉末掉落率极低，避免储氢合金粉末的堆积；通过导热剂的引入，一方面提升储氢合金粉末床体的热导率，解决由于合金粉末与碳材料密度差过大导致的导热路径分布不均匀问题；另一方面碳材料在压实过程形成的垂直于轴向方向的片层结构可起到良好的分隔及支撑作用，用以减少储氢合金粉体的流动，提升罐体整体安全性。在制备工艺上，通过模压处理，能够同时实现周向和径向的压实，且设备、工艺简单，非常适合于规模化生产应用。
此外，粘接剂、润湿剂以及导热剂的添加比例是本方案的又一技术难点，在实际应用过程中，粘接剂与润湿剂的添加比例需要协同考虑合金活化温度、导热剂的添加量与合金本身性能之间的关系。本技术方案中，在实验过程中发现，粘接剂与润湿剂存在明显的协同增效作用，通过对其原因进行反向分析，粘接剂与润湿剂除了能够达到各自的粘接、润湿作用的同时，粘接剂易分散于润湿剂内，润湿剂的存在可以使粘接剂分散的更为均匀，进而使得床体在粘接性能上表现更佳。导热剂的作用不仅为简单的导热作用，同时还兼具结构支撑作用，而导热剂的添加比例则决定块体的换热效率以及稳定程度。
本技术方案制备的储氢合金床体具备高的导热能力，轴向导热率提升至3W/m·K以上，径向导热率提升至10W/m·K以上；同时床体模块在吸放氢循环中，具备极低的质量损失，形状保持良好，可减少由于粉体堆积导致的应力集中及低氢气渗透率问题。该储氢合金床体制备工艺简单，适合规模化制备与应用。
优选的，作为一种改进，储氢合金粉末为AB5型储氢合金、AB2型储氢合金或BCC型储氢合金，储氢合金粉末的粒度≤0.28mm。
本技术方案中，储氢合金粉末可选择AB5型储氢合金、AB2型储氢合金或BCC型等常用的储氢合金，其均为常见的商用储氢合金。通过研究发现，储氢合金粉末的粒径对混合成型具又关键影响，其粒径过大会导致会加剧块体膨胀，产生块体的破损与脱落，且不易混合成型；粒度≤0.28mm即50目为经过实验验证的合适粒度，能够保证块体成型效果。
优选的，作为一种改进，AB5型储氢合金为LaNi5及其改性成分，AB2型储氢合金为TiMn系储氢合金、TiZr系储氢合金及其改性成分，BCC型储氢合金为V基储氢合金及其改性成分；储氢合金粉末的粒度≤0.075mm。
本技术方案中，通过对储氢合金粉末的粒度进行进一步优化，通过实验验证，当储氢合金的粒度≤0.075mm时(200目)，制备而成的储氢合金床体的导热率及氢气渗透率较佳。
优选的，作为一种改进，润湿剂为液体状态，且润湿剂的粘度为50-5000mPa·s。
本技术方案中，湿润剂种类的选择是本技术方案的关键之一，需要在保证混料的均匀性的同时，避免合金粉末出现团聚。在对润湿剂进行优化时，首先润湿剂的状态需要是溶液或分散液溶剂易挥发，液体状态的润湿剂主要用以润湿合金表面与其他添加剂表面，达到混合均匀的效果，而若采用非液体润湿剂的引入在混料阶段无法起到相应作用；具体使用时可选择水、乙醇、CMC、NMP等；而且需要具备一定粘度，经试验验证，润湿剂的适宜粘度为50-5000mPa·s，润湿剂的粘度过大易于形成合金粉末的团聚，粘度过小则会导致润湿表面无法附着。
优选的，作为一种改进，润湿剂的粘度为600-2000mPa·s。
本技术方案中，通过对润湿剂的粘度进行进一步的优化，确定粘度在600-2000mPa·s为更优范围。
优选的，作为一种改进，粘接剂为PTFE水溶液、SBR水溶液或PVDF有机溶液。
本技术方案中，粘接剂种类的选择是本技术方案的又一技术难点，需要考虑到合金活化温度、导热剂添加量与合金本身性能之间的关系。粘接剂可以以两种机制进行选择，其一是形成微观网络形成束缚的粘接机理，此时粘接剂可选择为PTFE水溶液；其二是在碳材料导热剂与储氢合金粉末间形成相应键合的粘接剂机理，此时粘接剂可选择为SBR水溶液；此外粘接剂可根据不同使用条件(例如温度)进行相应调整。具体的，储氢合金使用前需要采用升温活化，以满足储氢要求，不同粘接剂的失效温度不同，合金活化温度超过粘接剂失效温度则可能导致块体的破坏，使用时可以根据温度进行筛选。
优选的，作为一种改进，导热剂为碳材料类导热剂，所述碳材料类导热剂为石墨、石墨烯、活性炭或碳纳米管。
本技术方案中，导热剂的种类与块体的换热效率和稳定程度关联，碳材料除了充当导热剂作用，还需要发挥结构支撑作用，通过压实可导致蓬松的碳材料紧实，形成片层状结构，起到粉末支撑作用。若采用其他导热形式，例如金属粉末、泡沫金属等无法满足除导热外的结构支撑作用。
优选的，作为一种改进，步骤二中，模压的压强为150-1000MPa，模压时间5-30min。
本技术方案中，模压的压强及时间对块体的结构强度、块体储氢性能及规模化生产效率有较大影响有较大影响，通过实验验证，模压强度过小会导致体积储氢密度过小，影响储氢合金的储氢性能，模压强度超过1000MPa对结果无明显促进作用，模压时间过长导致制备过程中降低块体压制速率，影响规模化生产效率，模压时间过短则会对块体结构强度产生负面影响。
优选的，作为一种改进，步骤三中，烘干温度为80℃，烘干时间60-720min，真空度＜1000Pa。
本技术方案中，储氢合金在升温后可能会暴露新鲜表面出来，若无真空条件，空气中的氧气等毒化气体可能会对合金产生毒化效果，影响性能。真空同时可以提升烘干效率，烘干温度与时间是根据溶剂的沸点与块体的大小所决定的，低于此温度和时间可能导致溶剂挥发不完全，导致块体含溶剂污染设备与影响氢气纯度。高于此温度可能影响粘接剂与合金的粘接效果与储氢性能；而时间过长对结果无明显促进作用，但会造成加工效率低，影响规模化制备效率。
附图说明
图1为本发明实施例中不同粘接剂添加量对储氢合金床体质量损失率的影响。
图2为本发明实施例中不同模压压强对储氢合金床体体积储氢密度的影响。
图3为本发明实施例中储氢合金粉末与储氢合金块体床体20圈吸放氢循环最大吸氢量变化图。
图4为本发明实施例1储氢合金床体20圈吸放氢循环块体床体吸氢速率变化图。
图5为本发明实施例1单个储氢合金块体床体不同循环次数下外观图对比图。
图6为本发明实施例1吸氢前与20圈吸氢后块体床体截面SEM图。
图7为本发明实施例1储氢合金块体床体不同方向导热率对比图。
图8为本发明对比例1-2储氢合金块体在不同圈数吸放氢循环后的外观对比图。
图9为本发明储氢合金块体叠放吸氢前与10圈吸放氢循环后外观图。
图10为LaNi5储氢合金块体与粉末第5圈的吸氢动力学曲线。
图11为TiZr系及V基储氢合金块体床体吸氢前后外观对比图。
图12为TiZr系(a)及V基(b)储氢合金块体与粉末吸氢动力学曲线。
图13为大尺寸储氢合金块体稳定性测试结果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。
一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，包括如下质量份的原料：储氢合金粉末77.5-97.5份、润湿剂0.5-5份、粘接剂0.2-1份和导热剂1-20份。
其中，储氢合金粉末为AB5型储氢合金、AB2型储氢合金或BCC型储氢合金，AB5型储氢合金为LaNi5，AB2型储氢合金为TiMn系储氢合金或TiZr系储氢合金，BCC型储氢合金为V基储氢合金，且储氢合金粉末的粒度≤0.28mm。
润湿剂在保证混料的均匀性的同时，避免合金粉末出现团聚，润湿剂具体使用时可选择水、乙醇、CMC或NMP。润湿剂的粘度为50-5000mPa·s，优选的粘度选取在600-2000mPa·s之间。
粘接剂为PTFE水溶液、SBR水溶液或PVDF有机溶液。
导热剂为碳材料类导热剂，具体为石墨、石墨烯、活性炭或碳纳米管。
一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、混料，将储氢合金粉末、导热剂、润湿剂和粘接剂依次添加并搅拌混匀；
步骤二、模压，将搅拌后的混合物添加到模具内，在150-750MPa压强下压实，保压时间5-30min，而后脱模得到润湿状态的储氢合金块体；
步骤三、烘干，将所得湿润状态的储氢合金块体置于烘箱中进行烘干处理，烘箱内真空度＜1000pa，烘干温度80℃，烘干时间60-720min，烘干后得到储氢合金床体。
实施例1
一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、混料，称取5g稀土系储氢合金(LaNi5储氢合金粉末(200目))、5wt％膨胀石墨(ENG)作为导热剂、0.5wt％CMC作为润湿剂、PTFE作为粘接剂，且粘接剂的添加量为2wt％，将储氢合金粉末、导热剂、润湿剂和粘接剂依次添加并手动搅拌10min混匀；
步骤二、模压，将搅拌后的混合物添加到10mm压块模具内，在150-1000MPa压强下压实(本实施例具体压强选择450MPa)，保压时间5min，而后脱模得到润湿状态的储氢合金块体(直径10mm，高度≈3mm)；
步骤三、烘干，将所得湿润状态的储氢合金块体置于烘箱中进行烘干处理，烘箱内真空度100pa，烘干温度80℃，烘干时间120min，烘干后得到储氢合金床体。
实验一不同粘接剂添加量对储氢合金块体床体稳定性的影响
试验设计：在实施例1的基础上，在控制其他条件不变的前提下，并固定模压强度450MPa，调整粘接剂的添加量分别为0wt％、0.5wt％、1wt％及2wt％，而后对不同粘接剂含量的储氢合金床体进行20圈吸放氢循环测试，吸放氢循环测试条件为：20℃、5MPa下吸氢；100Pa真空度下放氢，测定循环后质量损失率。结果如图1所示，在未添加粘接剂组分的情况下，块体床体循环后质量损失率为4.23wt％，在添加0.5wt％粘接剂组分后(此实施例中为PTFE水溶液)，质量损失率减少至0.77wt％，在最高添加量2wt％情况下，质量损失率仅为0.07wt％。低的质量损失率有助于维持块体整体结构，因此，粘接剂的最佳添加量为2wt％。
实验二不同模压压强对储氢合金床体物性参数的影响
试验设计：在实施例1的基础上，在控制其他条件不变的前提下，以步骤二中模压的压强为变量，探究在150MPa、300MPa、450MPa、600MPa和750MPa下其体积储氢密度(LaNi5合金质量储氢密度按1.4wt％计算)。结果如图2所示，在150MPa压强压实后块体体积储氢密度(48.42kg H2/m3)，低于相同粒度振实粉末的体积储氢密度(53.68kg H2/m3)。在进一步提升压强至300MPa后，体积储氢密度快速提升，超过粉末床体所具备的体积储氢密度。在最高压实压强750MPa下，体积储氢密度可达66.75kg H2/m3，超过粉末体积储氢密度约24％，具备优异的体积储氢能力。在压实压强超过450MPa后，体积储氢密度的提升缓慢，其提升收益与压实压强的升高不成正比。因此，确定最佳的模压强度为450MPa。
补充说明：体积储氢密度通过游标卡尺量取块体尺寸，结合合金粉末质量比含量，通过V＝m/ρ计算块体体积后，该体积下储氢合金粉末质量已知，按1.4wt％的质量储氢密度计算块体整体体积储氢密度。
实验三储氢合金粉末和储氢合金块体床体对储氢性能和吸氢速率的影响
试验设计：以LaNi5储氢合金粉末和LaNi5储氢合金块体床体(实施例1方法制备，其中模压强度替换为450MPa)为研究对象，在20℃、5MPa下吸氢，100Pa真空度下放氢的测试条件下进行吸放氢循环测试，将研究对象分别置于反应器内，径向方向留有1mm装填余量，研究循环测试20次(20圈)后储氢性能和吸氢速率(储氢性能和吸氢速率采用现有技术中的定体积法测定)。结果如图3、图4所示，从图3可以看出，本方案制备而成的储氢合金块体床体具备和储氢合金粉末床体相似的储氢性能；从图4可以看出，从第2圈吸放氢循环开始，块状床体表现出高的吸氢速率，均可在1min内吸氢超过总量的90％。
实验四储氢合金块体床体的稳定性及导热性能测试
稳定性测试：以实施例1制备而成的储氢合金块体床体为研究对象(注：模压强度为450MPa)，研究其在20℃、5MPa下吸氢，100Pa真空度下放氢的测试条件下，研究其吸氢前、循环10次、循环20次后的外观变化情况，结果如图5所示，块体在进行20圈循环后仍具备良好的结构完整性，未出现断裂、破碎、分层现象，具备高稳定性。
图6为储氢合金块体在吸氢前及20次循环后截面SEM照片，由图6左上可见，储氢合金粉末在床体中的分布较为均匀，未出现高低密度差材料间的分层现象，具备较高的床体均匀性，这是由于本方法中润湿剂的引入(本实施例为CMC水溶液)。同时，合金粉末颗粒附着在碳材料导热剂表面，随着循环的进行，合金颗粒逐渐粉化破碎，在粘接剂组分的作用(图6右下)，粉化后细小颗粒仍能保持在膨胀石墨表面，合金粉末位置相对固定，大大减小了由于粉体流动所带来的应力集中及低氢气渗透率问题，提升吸放氢速率与储氢罐体安全性。
导热性能测试：采用现有技术种常用的上下平板法对该块体进行本征导热率测试，测试块体为30mm直径块体床体，测试结果如图7所示，由于膨胀石墨导热剂及压实压力的作用下，块体床体表现出强的导热各向异性。相较于LaNi5粉末床体的0.1439W/m·K的导热率，块体在平行于压实方向导热率可达5.0661W/m·K，约为粉末床体导热率的35倍；而垂直于压实方向的导热率在11.0333W/m·K，为粉末床体的约76倍，这有助于提高储氢块体在吸放氢过程中的换热效率。
实验五混料方式(干、湿)与组分添加(润湿剂、粘接剂)在块体吸放氢循环中作用对比
试验设计：采用与实施例1相似的优选后的制备工艺，区别在于：对比例1采用干混方式，对多组分以粉末形式混合10min后直接压块，而对比例2未添加润湿剂。(未添加粘接剂组分的对比例已在实验一中有所表述)对两个对比例样品进行吸放氢循环测试后观察储氢合金块体状态，结果如图8所示。
其中采用干混工艺的的多组分储氢合金块体(对比例1)，在经历首次吸放氢测试后，由图8(上)可见，块体状态出现严重破损，块体稳定性极差，首次循环后的质量损失率便达34.45％，与湿混工艺产生较大的差异。干混工艺无法有效分散多组分，且粘接剂与润湿剂粉末未起到与溶液中相似的粘接与分散作用，产生块体内合金粉末堆积较严重从而造成应力集中，导致块体破损。而未添加润湿剂状态下的块体(对比例2)，在经历了20圈吸放氢循环后，由图8(下)可见，块体出现明显开裂，未达到双组分添加状态下块体的完整度(图5)，同时对比例2中块体质量损失率约1.02％，与双组分状态下的0.07％质量损失率相比有一个较大的变化。采用PTFE粘接剂，由于其本身含有一定量的溶剂，可以在混料过程中起到一定的润湿剂作用。但由于其粘度与添加量较小，合金粉末仍出现一定程度的团聚，导致在长期吸放氢循环过程中块体出现局部的应力集中，从而产生块体裂纹甚至破损。采用湿混方式和润湿剂与粘接剂的双组分添加是极其重要的。
实验六储氢合金块体叠放对稳定性及吸氢动力学性能的影响
实验设计：取15g LaNi5储氢合金粉末(200目)，添加5wt％ENG、0.5wt％CMC、2wt％PTFE，手工搅拌10min，将搅拌后的混合物添加至10mm压块模具内，在450MPa压强下压实，保压时间5min，得到12个直径10mm、高度≈3mm储氢合金块体。将12个块体、叠放(图9左所示)，置于反应器中进行吸放氢测试，吸放氢测试条件为：20℃、5MPa下吸氢，100Pa真空度下放氢。
多块体床体经10圈吸放氢循环后外观如图9右所示，结果显示其结构保持完整，未出现脱落、破损等问题。图9对比块体LaNi5与15g LaNi5粉体在第5圈的吸氢动力学曲线，由图10可知，LaNi5粉体需要约200s才能达到吸氢饱和，而本发明储氢合金块体LaNi5在100s内可达到吸氢饱和。相较于LaNi5粉体，模压成块体LaNi5具备优异的动力学性能，这是块体LaNi5中引入了粘接剂与导热剂两种组分的共同作用导致，增强了床体传热并保证了氢扩散通道，从而加快了吸氢速率。
实验七不同储氢合金块体的稳定性及吸氢动力学测试
试验设计：选用商用AB2型TiZr系储氢合金粉末(200目)5g，添加5wt％ENG、0.5wt％CMC、2wt％PTFE；
选用自制BCC型V基储氢合金(50目)3g，添加8wt％ENG、2wt％PVDF粉末及固液比为3的NMP有机溶剂。
两种床体均手工搅拌10min，将搅拌后的混合物添加至10mm压块模具内，在450MPa压强下压实，保压时间5min，得到两种类型储氢合金块体床体(直径10mm，高度≈2～3mm)，在5MPa、室温下进行吸放氢循环次数为4次。吸氢条件：在5MPa、室温下，吸氢15min；放氢条件：在5MPa、室温下，抽真空15min。
两种类型储氢合金块体吸氢动力学及稳定性测试结果如图11、图12所示。其中图11为TiZr系(实施例3)及V基(实施例4)储氢合金块体床体吸氢前后外观对比图，由图可见，块体整体结构保持良好，与实施例1相似，都具备高稳定性，表明该方法具备普适性。图12为TiZr系(a)及V基储氢合金块体(b)与粉末吸氢动力学曲线，在4次吸放氢循环中，两种储氢合金块体与粉末的吸氢容量基本相同，ENG、CMC、PTFE、PVDF及NMP的添加未影响其合金粉末原有的吸放氢性能。
实验八储氢合金块体尺寸对其稳定性的影响
试验设计：取AB5型LaNi5储氢合金粉末(200目)100g，添加5wt％ENG、0.5wt％CMC、2wt％PTFE，手工搅拌10min，采用直径45mm、内置15mm中空圆孔模具对混合物粉料进行压实，在450MPa压强下压实，保压时间5min，得到储氢合金圆环型块体(如图13左)。随后储氢合金块体装填储氢罐体内部进行烘干及活化共处理，烘干温度150℃，真空度100Pa，烘干时间180min，为模拟储氢罐体束缚状态，采用开口铝环将块体束缚，进行5圈吸放氢测试。
结果如图13所示，经过5圈吸放氢循环测试后，AB5型储氢合金块体整体结构保持良好稳定性，未产生明显的脱落与裂纹，表明在大尺寸储氢合金块体在真实罐体束缚情况下具备良好的结构稳定性。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于，包括如下质量份的原料：储氢合金粉末77.5-97.5份、粘接剂0.5-5份、润湿剂0.2-1份和导热剂1-20份。
2.根据权利要求1所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述储氢合金粉末为AB5型储氢合金、AB2型储氢合金或BCC型储氢合金，储氢合金粉末的粒度≤0.28mm。
3.根据权利要求2所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述AB5型储氢合金为LaNi5及其改性成分，AB2型储氢合金为TiMn系储氢合金、TiZr系储氢合金及其改性成分，BCC型储氢合金为V基储氢合金及其改性成分；储氢合金粉末的粒度≤0.075mm。
4.根据权利要求3所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述润湿剂为液体状态，且润湿剂的粘度为50-5000mPa·s。
5.根据权利要求4所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述润湿剂的粘度为600-2000mPa·s。
6.根据权利要求5所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述粘接剂为PTFE水溶液、SBR水溶液或PVDF有机溶液。
7.根据权利要求6所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体，其特征在于：所述导热剂为碳材料类导热剂，所述碳材料类导热剂为石墨、石墨烯、活性炭或碳纳米管。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、混料：将储氢合金粉末、导热剂、润湿剂和粘接剂依次添加并搅拌混匀；
步骤二、模压：将混合体系模压后脱模得到润湿状态的储氢合金块体；
步骤三、烘干，将所得湿润状态的储氢合金块在真空条件下烘干后得到储氢合金床体。
9.根据权利要求8所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备工艺，其特征在于：步骤二中，模压的压强为150-1000MPa，模压时间5-30min。
10.根据权利要求9所述的一种用于储氢罐的高导热、高稳定性储氢合金床体的制备工艺，其特征在于：步骤三中，烘干温度为70-90℃，烘干时间60-720min，真空度＜1000Pa。
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