CN117583594B - 基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 - Google Patents
基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117583594B CN117583594B CN202311543284.4A CN202311543284A CN117583594B CN 117583594 B CN117583594 B CN 117583594B CN 202311543284 A CN202311543284 A CN 202311543284A CN 117583594 B CN117583594 B CN 117583594B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- alh
- sic
- particles
- alcl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 56
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium chloride Substances Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 43
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 20
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910001250 2024 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000007891 compressed tablet Substances 0.000 description 4
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 4
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940005991 chloric acid Drugs 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
- B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/065—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents from a hydride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
本发明公开了一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法，属于制氢技术领域，方法包括步骤一，收集铝合金碎屑；步骤二，制备铝合金碎屑‑AlH3/Co/SiC复合颗粒；步骤三，将AlCl3颗粒与铝合金碎屑‑AlH3/Co/SiC复合颗粒进行机械球磨，制备铝合金碎屑‑AlH3/Co/SiC‑AlCl3复合颗粒；步骤四，将铝合金碎屑‑AlH3/Co/SiC‑AlCl3复合颗粒放入压片模具中，得到多孔的铝基水解制氢复合材料。本发明制备工艺简单，耗时短，所制备复合材料可与水在室温下快速反应制备氢气，转化率高，可有效减弱Al2O3及Al(OH)3的不利影响，实现铝合金废屑高效再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法，属于制氢技术领域。
背景技术
金属铝具有质量轻、储量大、价格低廉、易保存等优点，是极具应用前景的储能和能量转换材料，室温下即可与水溶液反应产生高纯氢气：2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2，产氢量大，与传统的制氢方法相比，铝水反应制氢技术具有原材料来源广泛、反应过程易控制、能源消耗少等优势，被认为是一种非常有潜力的原位制氢技术，并且反应副产物碱性弱，后处理成本低，此外，副产物Al(OH)3可以应用在阻燃剂、吸附剂、多孔催化剂载体等领域。然而铝与氧结合力较强，易在基体表面生成一层致密的氧化物膜，阻止水解反应的进一步进行，使其与水反应的启动温度明显增加，如何实现铝基材料在常温下持续快速水解产氢成为铝基水解制氢材料的关键问题。铝合金在加工制造和使用后形成大量废料，对这些铝合金废料进行传统重熔会带来烧损氧化、能源消耗、环境污染等问题，制备一种可快速水解制氢的废旧铝合金复合材料对促进铝合金的开发利用、节能减排具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，该法利用吸水剂AlCl3有效防止致密Al2O3的形成，AlCl3溶于水时放热并几乎完全在水中水解生成氯酸：AlCl3+3H2O→Al(OH)3+3HCl，有效减弱Al2O3的不利影响，且局部富集Cl-可有效阻碍致密Al(OH)3的形成，利用SiC有效细化铝基体，利用Co催化水解反应过程中的电子转移，利用AlH3水解反应：2AlH3+3H2O→Al2O3+6H2放出大量的热，增加了体系的反应活性和产氢量，实现铝合金快速水解。
同时，本发明提供一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料，该制氢复合材料可实现与水在室温下快速反应制备氢气，同时实现了铝合金废屑高效再利用。
同时，本发明提供一种水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，收集铝合金废屑或将铝合金废品、边角料机械加工成碎屑，获得铝合金碎屑；
步骤二，将铝合金碎屑与AlH3/Co/SiC混合粉末进行机械球磨，制备铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒；
步骤三，将AlCl3颗粒与铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒进行机械球磨，制备铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒；
步骤四，将铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒放入压片模具中，使用压片机压制成片状材料，得到多孔的铝基水解制氢复合材料。
步骤一中，铝合金碎屑尺寸<3mm。
步骤二中，AlH3/Co/SiC混合粉末中，Co的质量分数范围为40～50％，AlH3的质量分数范围为30～40％，余量的为SiC；铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒中，AlH3/Co/SiC混合粉末的质量分数范围为10～15％。
步骤三中，铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒中，AlCl3颗粒的质量分数范围为3～5％。
步骤二中，先将AlH3/Co/SiC混合粉末与铝合金碎屑同时在球磨机内进行混料，混料时间为至少15分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为4～6小时，球料比(30～40)：1，转速为800～1000转/分钟。
步骤三中，机械球磨在氩气保护下进行，球磨时间为30～60分钟，球料比(30～40)：1，转速为800～1000转/分钟。
步骤四中，采用压片机压片，所用压力为20～25MPa，保压时间为至少5min，压制所得材料直径为10～15mm，厚度为2～5mm。
采用本发明的制备方法获得的水解制氢复合材料，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。
水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
本发明中，钴粉颗粒直径约44微米，SiC颗粒粒径范围180～300微米，AlH3颗粒直径范围10～40微米，氯化铝颗粒直径0.5～2毫米。
步骤一中，铝合金废品、边角料的牌号包括2A01、2024、5154、5083、6061、6022、6063、7075、7A03、7A04。
步骤一中，机械加工方法包括干车削、金属粉碎机粉碎、机械球磨破碎。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制得的铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合材料可在室温下与水反应，水解反应启动温度低，利用AlCl3的吸水特性及溶于水时生成氯酸，可有效减弱Al2O3及Al(OH)3的不利影响。
(2)所得铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合材料产氢转化率高，AlCl3在球磨时既可以促进基体的细化，在水解时又会快速溶解于水中，溶液中的富集Cl-可有效阻碍致密Al(OH)3的形成。AlH3储氢密度高达10％，水解时亦可放出氢气，且产生大量热，从而加速水解速率。
(3)本发明制备工艺高效、简单，材料价格廉价，可实现废旧铝合金的高效再利用。
(4)本发明制备工艺简单，耗时短，所制备复合材料可与水在室温下快速反应制备氢气，转化率高，可有效减弱Al2O3及Al(OH)3的不利影响，实现铝合金废屑高效再利用。
附图说明
图1为本发明实施例1所得压片的低倍SEM图；
图2为本发明实施例1中6022铝合金废屑SEM图；
图3为本发明实施例1所得6022铝合金废屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图；
图4为本发明实施例1所得压片的外观形貌图；
图5为本发明实施例1所得压片的高倍SEM图；
图6为本发明实施例1所得压片的水解制氢动力学曲线图；
图7为本发明实施例2中2024铝合金碎屑SEM图；
图8为本发明实施例2所得2024铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图；其中，(a)为低倍SEM图，(b)为高倍SEM图；
图9为本发明实施例2所得压片SEM图；其中，(a)为低倍SEM图，(b)为高倍SEM图；
图10为本发明实施例3所得2A01铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图；
图11为本发明实施例3所得压片低倍SEM图；
图12为对比例的复合颗粒SEM图；
图13为对比例所得压片的SEM高倍形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，首先将收集的6022铝合金废屑与AlH3/Co/SiC混合粉末在球磨机内进行混料，Co粉直径约44μm，SiC粉末粒径约180μm，AlH3粉末直径约10μm，6022铝合金废屑SEM图如图2所示，AlH3/Co/SiC混合粉末中Co的质量分数为50％，AlH3的质量分数为30％，AlH3/Co/SiC的质量分数为15％，混料时间为15分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为4小时，球料比40：1，转速为800转/分钟，获得6022铝合金废屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒。球磨过程中，SiC可有效细化AlH3及铝合金废屑，使纳米AlH3颗粒均匀分布于废旧铝合金颗粒表面。
将上述6022铝合金废屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒与AlCl3颗粒(AlCl3颗粒直径约1mm)在氩气下高能球磨，AlCl3的质量分数为5％，球磨时间为60分钟，球料比40：1，转速为800转/分钟，所制备6022铝合金废屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图如图3所示。吸水剂AlCl3分布于复合材料外表面可有效防止颗粒表面致密Al2O3的形成，AlCl3亲水性很强，易溶于水，AlCl3溶于水时放热并几乎完全在水中水解生成氯酸：AlCl3+3H2O→Al(OH)3+3HCl，有效减弱Al2O3的不利影响，在产热及Co的催化作用下，在球磨中被细化并均匀分布于基体表面的纳米AlH3的水解反应被激活，放出大量的热，从而在基体表面暴露出大量的新鲜表面，AlH3的水解反应造成的局部升温及Co的催化作用加速基体水解反应，从而使复合材料在室温下水解反应即可启动并快速制氢。
采用压片机将上述制备的6022铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒压片，所用压力为24MPa，保压时间为5min，压制所得材料直径约为13mm，厚度为3mm，压片低倍SEM图如图1所示，可观察到明显的多孔结构，压片外观形貌如图4所示，压片高倍SEM图如图5所示，可观察到许多孔隙，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面，其水解制氢动力学曲线如图6所示。
图6中的6022铝合金废屑压片工艺为：将6022铝合金废屑压片，所用压力为24MPa，保压时间为5min，压制所得材料直径约为13mm，厚度为3mm。
本实施例获得的水解制氢复合材料，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
本实施例的水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
实施例2
一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，首先将2024铝合金废旧零件采用金属粉碎机粉碎，碎屑SEM图如图7所示，然后将碎屑与AlH3/Co/SiC混合粉末在球磨机内进行混料，Co粉直径约44μm，SiC粉末粒径约200μm，AlH3粉末直径约20μm，AlH3/Co/SiC混合粉末中Co的质量分数为50％，AlH3的质量分数为35％，AlH3/Co/SiC的质量分数为10％，混料时间为15分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为4小时，球料比40：1，转速为800转/分钟。
将上述2024铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒与AlCl3颗粒(AlCl3颗粒直径约2mm)在氩气下高能球磨，AlCl3的质量分数为3％，球磨时间为45分钟，球料比40：1，转速为800转/分钟，所制备2024铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图如图8(a)、(b)所示。
采用压片机将上述制备的2024铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒压片，所用压力为25MPa，保压时间为5min，压制所得材料直径约为13mm，厚度为5mm，压片SEM图如图9(a)、(b)所示，可观察到明显的多孔结构以及许多孔隙，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。
本实施例获得的水解制氢复合材料，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
本实施例的水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
实施例3
一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，首先将2A01铝合金废屑与AlH3/Co/SiC混合粉末在球磨机内进行混料，Co粉直径约44μm，SiC粉末粒径约300μm，AlH3粉末直径约40μm，AlH3/Co/SiC混合粉末中Co的质量分数为50％，AlH3的质量分数为30％，AlH3/Co/SiC的质量分数为10％，混料时间为15分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为5小时，球料比40：1，转速为800转/分钟。
将上述2A01铝合金废屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒与AlCl3颗粒(AlCl3颗粒直径约0.5mm)在氩气下高能球磨，AlCl3的质量分数为3％，球磨时间为30分钟，球料比40：1，转速为800转/分钟，所制备2A01铝合金废屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒SEM图如图10所示。
采用压片机将上述制备的2A01铝合金废屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒压片，所用压力为20MPa，保压时间为5min，压制所得材料直径约为15mm，厚度为3mm，压片低倍SEM图如图11所示。
本实施例获得的水解制氢复合材料，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
本实施例的水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
实施例4
一种基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，首先将5154铝合金废旧零件采用干车削粉碎，获得5154铝合金碎屑，5154铝合金碎屑与AlH3/Co/SiC混合粉末在球磨机内进行混料，Co粉直径约44μm，SiC粉末粒径约250μm，AlH3粉末直径约30μm，AlH3/Co/SiC混合粉末中Co的质量分数为40％，AlH3的质量分数为40％，AlH3/Co/SiC的质量分数为12％，混料时间为20分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为6小时，球料比30：1，转速为1000转/分钟。
将上述5154铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒与AlCl3颗粒(AlCl3颗粒直径约1.5mm)在氩气下高能球磨，AlCl3的质量分数为4％，球磨时间为30分钟，球料比30：1，转速为1000转/分钟，获得5154铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒。
采用压片机将上述制备的5154铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒压片，所用压力为20MPa，保压时间为7min，压制所得材料直径约为10mm，厚度为2mm。
本实施例获得的水解制氢复合材料，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
本实施例的水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
对比例
本对比例与实施例1的区别仅在于：未添加SiC粉末。本对比例获得的是6022铝合金废屑-AlH3/Co-AlCl3复合颗粒。
图12为本对比例未添加SiC样品球磨后6022铝合金废屑-AlH3/Co-AlCl3复合颗粒SEM图，可观察到复合颗粒尺寸明显大于添加SiC的样品(见图3)，说明SiC在球磨过程中可有效细化铝合金颗粒。
由图5可见，图5为添加SiC样品球磨后复合颗粒压片后SEM高倍形貌图，可观察到尺寸远小于1μm的AlH3颗粒均匀分布于基体表面；
图13为本实施例未添加SiC样品球磨后复合颗粒压片后SEM高倍形貌图，可观察到AlH3颗粒(图中白亮颗粒)尺寸明显大于添加SiC样品中的AlH3颗粒尺寸，说明SiC在球磨过程中可有效细化AlH3颗粒。
对本对比例获得的压片进行水解制氢试验，室温下，产氢速率非常慢，60min内产氢率仅为60mL/g。
应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，收集铝合金废屑或将铝合金废品、边角料机械加工成碎屑，获得铝合金碎屑；
步骤二，将铝合金碎屑与AlH3/Co/SiC混合粉末进行机械球磨，制备铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒；
步骤三，将AlCl3颗粒与铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒进行机械球磨，制备铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒；
步骤四，将铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒放入压片模具中，使用压片机压制成片状材料，得到多孔的铝基水解制氢复合材料；
步骤二中，AlH3/Co/SiC混合粉末中，Co的质量分数范围为40~50%，AlH3的质量分数范围为30~40%，余量的为SiC；铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC复合颗粒中，AlH3/Co/SiC混合粉末的质量分数范围为10~15%；
步骤三中，铝合金碎屑-AlH3/Co/SiC-AlCl3复合颗粒中，AlCl3颗粒的质量分数范围为3~5%；
步骤一中，铝合金碎屑尺寸<3mm；
钴粉颗粒直径44微米，SiC颗粒粒径范围180~300微米，AlH3颗粒直径范围10~40微米，氯化铝颗粒直径0.5~2毫米。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，先将AlH3/Co/SiC混合粉末与铝合金碎屑同时在球磨机内进行混料，混料时间为至少15分钟，后在氩气保护下进行机械球磨，球磨时间为4~6小时，球料比（30~40）：1，转速为800~1000转/分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，机械球磨在氩气保护下进行，球磨时间为30~60分钟，球料比（30~40）：1，转速为800~1000转/分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤四中，采用压片机压片，所用压力为20~25MPa，保压时间为至少5min，压制所得材料直径为10~15mm，厚度为2~5mm。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的制备方法获得的水解制氢复合材料，其特征在于，纳米尺寸AlH3/AlCl3颗粒、微米尺寸Co/SiC颗粒均匀分布于铝合金基体表面。
6.根据权利要求5所述的水解制氢复合材料，其特征在于，水解制氢复合材料与水在室温下快速反应制备氢气。
7.根据权利要求5所述的水解制氢复合材料在室温制氢中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311543284.4A CN117583594B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311543284.4A CN117583594B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117583594A CN117583594A (zh) | 2024-02-23 |
| CN117583594B true CN117583594B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=89919333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311543284.4A Active CN117583594B (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117583594B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009202092A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 水素吸蔵材及びその製造方法 |
| CN107777661A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 桂林电子科技大学 | 一种Al‑LiCl‑Bi2O3铝基复合制氢材料的制备方法及其应用 |
| CN113582132A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-02 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种复合储氢材料及其制备方法 |
| CN114715846A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-08 | 欣和智达能源科技发展(浙江)有限公司 | 一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法 |
| CN116101974A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-12 | 大连大学 | 一种掺杂聚合物的氢化铝储氢材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7521036B2 (en) * | 2004-02-26 | 2009-04-21 | General Motors Corporation | Hydrogen storage materials and methods including hydrides and hydroxides |
| US8105974B2 (en) * | 2004-08-27 | 2012-01-31 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Destabilized and catalyzed borohydride for reversible hydrogen storage |
| NO327822B1 (no) * | 2006-05-16 | 2009-10-05 | Inst Energiteknik | Fremgangsmate for fremstilling av AlH3 og strukturelt relaterte faser, og anvendelse av slikt materiale |
-
2023
- 2023-11-20 CN CN202311543284.4A patent/CN117583594B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009202092A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 水素吸蔵材及びその製造方法 |
| CN107777661A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 桂林电子科技大学 | 一种Al‑LiCl‑Bi2O3铝基复合制氢材料的制备方法及其应用 |
| CN113582132A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-02 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种复合储氢材料及其制备方法 |
| CN114715846A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-08 | 欣和智达能源科技发展(浙江)有限公司 | 一种高效水解铝基制氢复合材料及其制备方法 |
| CN116101974A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-05-12 | 大连大学 | 一种掺杂聚合物的氢化铝储氢材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117583594A (zh) | 2024-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Issues and opportunities facing hydrolytic hydrogen production materials | |
| CN1469841A (zh) | 由水分解反应产氢 | |
| WO2015190004A1 (ja) | 水素化ホウ素ナトリウムの製造方法 | |
| Chen et al. | Hydrogen generation from splitting water with Al–Bi (OH) 3 composite promoted by NaCl | |
| CN1423619A (zh) | 通过遭受剧烈机械变形的金属或金属氢化物的化学反应来制备气态氢的方法 | |
| Hsueh et al. | Regeneration of spent-NaBH4 back to NaBH4 by using high-energy ball milling | |
| CN108640084A (zh) | 一种水解制氢的铝基材料及制备与制氢方法 | |
| Jiang et al. | Controllable hydrolysis performance of MgLi alloys and their hydrides | |
| Hou et al. | Rapid catalytic hydrolysis performance of Mg alloy enhanced by MoS 2 auxiliary mass transfer | |
| CN117583594B (zh) | 基于废旧铝合金改性的水解制氢复合材料及其制备方法 | |
| CN113651548A (zh) | 一种Ca/Al层状双氢氧化物的碳酸基胶凝材料及其制备方法和应用 | |
| CN109052403B (zh) | 一种二维碳化钛掺杂氢化铝锂储氢材料及其制备方法 | |
| CN109971983A (zh) | 一种高性能石墨烯增强镁基复合材料及其制备方法 | |
| CN111573621B (zh) | 一种水解制氢的方法 | |
| CN110327936B (zh) | 一种EG-SnO2@Mg-Ni纳米复合催化水解产氢材料及其制备方法 | |
| CN1194960A (zh) | 乱层结构氮化硼粉末及其制造方法 | |
| US20030173229A1 (en) | Process for producing hydrogen | |
| CN115159453B (zh) | 一种利用光伏切割硅废料水解制氢的方法 | |
| CN107585738B (zh) | 一种Mg-Mg2Si复合水解制氢材料及其制备方法与用于水解制氢的方法 | |
| CN112981199B (zh) | 一种盐制多孔镁镍水解制氢合金及其制备方法 | |
| CN108862192A (zh) | 一种用于水解制氢的复合制氢剂以及利用其制备氢气的方法 | |
| CN107456963B (zh) | 一种二氧化锰纳米花与氧化硅纳米纤维复合催化剂及其制备方法 | |
| Naito et al. | Smart powder processing for advanced materials | |
| CN113215470B (zh) | 一种纳米级氧化物强化低活化钢复合材料及其制备方法 | |
| CN117340259A (zh) | 一种基于镁合金废屑调控改性的水解制氢复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |