CN1351184A - 一种镁基复合贮氢材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁基复合贮氢材料的制备方法,其特征在于:将Mg粉与催化相混合,催化相添加重量百分比为5～50%;于高能球磨机中在高纯氢气氛下间断研磨,充氢压力0.1～2.0MPa,间断时间10～20分钟/每0.5～1小时,球料比10～100∶1,球磨时间1`10小时。本发明可以通过制备过程中脆性相MgH2和γ－MgH2的大量生成,克服镁的高韧性所带来的缺点,实现催化相的高度弥散分布及纳米镁细小晶粒度的获得。
Description
本发明涉及镁基复合贮氢材料，特别提供了一种明显改善镁基复合材料综合氢化性能的制备方法。
镁基材料因具有高贮氢容量和低廉的价格成为贮氢材料领域的研究热点。其面临的主要问题是吸放氢速率过低和工作温度过高，难以满足实际工程应用的需要。研究发现镁无法高效离解氢分子及氢原子在镁中扩散速率低是上述问题存在的主要原因所在。在目前所采用的各种改善方法中，如添加活性质点、表面处理、新型制备技术的采用等，选择低温氢化性能优异的贮氢材料与镁构成复相材料效果最佳。球磨方法因能够同时保证洁净的相界面、亚稳态的材料结构及复合相的均匀分布，且操作简便，已成为复合材料制备的首选方法。但传统的球磨过程只能通过磨球的连续高能碰撞实现单纯意义上的相复合，无法克服镁的高韧性所带来的催化相分布状态不理想、镁的晶粒度较高等缺点，从而直接影响材料的氢化性能。
本发明的目的在于提供一种制备镁基复合贮氢材料的新方法，其可以通过制备过程中脆性相MgH2和γ-MgH2的大量生成，克服镁的高韧性所带来的缺点，实现催化相的高度弥散分布及纳米镁细小晶粒度的获得。
本发明提供了一种制备镁基复合贮氢材料的制备，其特征在于：将Mg粉与催化相混合，催化相添加重量百分比为5～50％；于高能球磨机中在高纯氢气氛下间断研磨，充氢压力0.1～2.0MPa，间断时间10～20分钟/每0.5～1小时，球料比10～100∶1，球磨时间1～10小时。
利用本发明技术可以选择ZrFe1.4Cr0.6，LaNi5，晶态或非晶态FeTi，AxOy(A为3d过渡族元素)之一种为催化相，分别制备镁基纳米/纳米，非晶/纳米复合贮氢材料。
本发明具有下述优点：
1.可以通过脆性氢化相的生成，克服镁的高韧性所带来的缺点，保证催
化相的高度弥散分布。
2.可以保证纳米镁具有细小的晶粒度。
3.制备的材料具有高比表面积及大量的显微缺陷，为理想氢化提供条件。
4.在材料制备的同时、实现原位活化及氢化。
5.制备工艺操作简便。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
将Mg+30wt.％FeTi1.2(非晶)粉末混合物于高纯氢气氛下研磨，1小时后和5小时后MgH2和γ-MgH2分别大量生成。球磨6小时后样品中Mg的晶粒度为10～20nm。氢化性能：无需活化；300℃贮氢容量达4.45wt.％，吸、放氢至饱和值的80％可分别于1分钟和5分钟之内完成；140℃贮氢容量达3.5wt.％，并且可在2分钟之内完成饱和吸氢量的80％；
实施例2
将Mg+40wt.％ZrFe1.4Cr0.6粉末混合物于高纯氢气氛下研磨，0.25小时后和1小时后MgH2和γ-MgH2分别大量生成。球磨3小时后样品中Mg的晶粒度为10～20nm。氢化性能：无需活化；贮氢容量达4.5wt.％；160～350℃吸氢至饱和值的90％可在3分钟之内完成；350℃下可于4分钟内完成90％的放氢量；有效工作温度100℃。
比较例1
在氩气氛下球磨制备Mg-35wt.％FeTi12复合材料[Liang Guoxian，Wang Erde，Fang Shoushi，Hydrogen absorption and desorption characteristics of mechanicallymilled Mg-35wt.％FeTi1.2 powders，J.Alloys Comp.，223(1995)111]，9小时后Mg的晶粒度达到20nm左右。氢化性能：400℃、3.0MPa氢压条件下数次吸、放氢循环后完成活化；400℃贮氢容量为2.7wt.％；400℃下需20分钟完成饱和吸氢量的80％或最大放氢量的80％。与本发明实施例1相比，综合氢化性能相去甚远。
比较例2
将与本发明实施例2相同成分材料于高纯氩气氛下研磨相同时间后，Mg的晶粒度为30～40nm。氢化性能：样品需经350℃吸、放氢循环10次后完成活化；350℃储氢容量为4.25wt.％，5分种内可完成饱和吸氢量的90％，最大放氢量的80％；有效工作温度160℃。氢化性能明显低于本发明实施例2中对应指标。
比较例3
采用粉末冶金方法制备Mg-40wt.％ZrFe1.4Cr0.6复合材料[Zhou Ye，L.C.Erickson，
.Hydride formation in Mg-ZrFe1.4Cr0.6 compositematerial，J.Alloys Comp.，209(1994)117]。样品需经350℃、4.0MPa氢压条件下氢化循环数次后完成活化；350℃储氢容量为3.2wt.％；350℃下需10分钟完成饱和吸氢量的80％或最大放氢量的80％。
Claims (2)
1、一种镁基复合贮氢材料的制备方法，其特征在于：将Mg粉与催化相混合，催化相添加重量百分比为5～50％；于高能球磨机中在高纯氢气氛下间断研磨，充氢压力0.1～2.0MPa，间断时间10～20分钟/每0.5～1小时，球料比10～100∶1，球磨时间110小时。
2、按照权利要求1所述Mg基复合贮氢材料的制备方法，其特征在于：以ZrFe1.4Cr0.6LaNi5，晶态或非晶态FeTi，AxOy，之一种为催化相，其中A为3d过渡族元素。
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