[发明专利]一种镁基复相储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性的配位镁基氢化物复相材料及其制备方法，属于储氢材料领域。

背景技术

当前人类正面临着资源匮乏、环境污染等多重压力。清洁能源的研究与开发是解决或减轻上述难题的关键途径之一。氢能是公认的清洁能源，作为可能取代传统能源的替代能源之一，氢能在可逆性、储量和环境友好等方面均显示了极大的优越性。而氢能的利用依赖于性能优越、安全性高的储氢材料的开发应用。金属储氢材料作为供氢源的方式之一已受到重视。美国能源部2010年储氢材料技术规划中提出的实用氢燃料电池供氢源储氢材料的储氢量至少为6.0wt％；至2015年这一指标进一步提高到9.0wt％。根据氢与金属结合的类型，金属储氢材料分为金属氢化物和金属配位氢化物两类。在金属氢化物中，MgH₂由于具有较高的理论储氢量(7.6wt％)，同时镁在地球上储量丰富，价格低廉，易于回收，因而MgH₂被认为是最具潜力的金属氢化物而越来越受到广泛关注；但是MgH₂形成焓偏高，放氢要在300℃以上的高温条件下才能进行，而且动力学性能差。与金属氢化物相比，配位氢化物具有更高的储氢量和更好的放氢热力学性能。其中镁基配位氢化物Mg(AlH₄)₂储氢量高达9.3wt％，且仅含廉价元素Mg、Al，具备MgH₂所具备的优点，如组成元素价格成本低、储量丰富、易于回收、与环境协调性好等。其第一阶段放氢在135～163℃左右即可发生，释放出所储氢量的3/4，即7.0wt％。但是，Mg(AlH₄)₂迄今为止都是采用湿法化学法合成的，即以二乙基醚为溶剂，采用NaAlH₄和MgCl₂的置换反应，获得Mg(AlH₄)₂·Et₂O络合物，然后经提纯、干燥后得到纯度约95％的Mg(AlH₄)₂粉末。这种方法合成的材料纯度不够高，更重要的是，在真空加热的干燥过程中Mg(AlH₄)₂极易发生分解而使工作状态下的放氢量大大减少。至今没有新的合成方法出现。

发明内容

本发明针对传统湿法化学合成法制备镁基配位氢化物Mg(AlH₄)₂方法存在的弊端，以及镁基氢化物MgH₂吸放氢热力学和动力学性能不理想的问题，提供一种新型高容量镁基复相储氢材料，并提出一种“熔铸-球磨氢化反应合成”制备镁基复相储氢材料的合成方法。

本发明的目的是这样实现的：一种镁基复相储氢材料，其特征在于所述储氢材料是Mg_xLi_1-x(AlH₄)₂和Mg_yLi_1-yH₂的纳米级复相材料，其中，0.5＜X＜1，0.5＜Y＜1。

上述镁基复相储氢材料是采用熔铸+球磨法制备：

1、在真空或氩气保护下于感应炉中熔炼和铸造Mg-Li-Al合金铸锭，合金成分为：Li的重量百分含量为a，Al的重量百分含量为b，余量为镁；其中a、b同时满足：

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