[发明专利]一种Li-Mg-B-H储氢材料的合成方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种储氢材料的合成方法，尤其是一种以硼氢化锂与氢化镁组成的Li-Mg-B-H储氢材料的合成方法，属于材料科学领域。

背景技术：

氢是一种洁净高效的可再生能源，可以成为与电能并重而互补的终端能源，渗透并服务于社会经济生活的各个方面。车载储氢是推进氢燃料车规模化商业应用的“瓶颈”环节,开发高性能车载储氢材料/技术成为当前能源及材料领域关注的热点。储氢材料历经40余年发展,体系不断拓展，目前已形成包括金属/合金氢化物、配位金属氢化物、氨基/亚氨基化合物、氨硼烷化合物、低维纳米结构材料、新型吸附剂(金属有机框架结构)等多个分支领域。多数碱金属或碱土金属硼氢化物的重量氢密度达到或超过10wt％(质量分数)，高于美国能源部(DOE)提出的2015轻型车载氢源指标(5.5wt％)。LiBH₄的理论储氢容量为18.5wt％，在目前可利用的储氢材料中具有最大的氢容量。然而，LiBH₄作为储氢材料存在两个主要问题：一是放氢条件苛刻，其起始放氢温度高于400℃，到600℃时只能释放约一半的氢；二是难于可逆，其可逆条件高至600℃和35MPa氢压。相比于LiBH₄，Li-Mg-B-H体系具有显著改善的热力学性质。但研究发现：实现该体系良好循环稳定性的重要前提在于有效控制放氢态产物。MgB₂较各单相体系的对应放氢态产物(单质B或Mg)稳定，导致吸氢态/放氢态材料间能量差值减小。为了改善Li-Mg-B-H体系的吸放氢热力学和动力学性能，颗粒尺寸的纳米化也是一种研究方向。

发明内容：针对以上问题，本发明提供了一种操作简单、易于实施的合成Li-Mg-B-H储氢材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种Li-Mg-B-H储氢材料的合成方法，步骤如下：一、将MgH₂的晶粒尺寸减小，即增加其表面积，处理后的MgH₂晶粒尺寸在100纳米以下；二、将步骤一处理后的纳米级的MgH₂与LiBH₄复合，制备Li-Mg-B-H体系。因为材料颗粒纳米化不仅可以提高材料的吸放氢动力学性能，而且可以通过增加表面能，改善材料的吸放氢反应热力学行为。三、对该体系添加催化剂并进行球磨处理，添加量为体系质量百分比的1％或3％或5％，降低Li-Mg-B-H体系的活化能，从而降低其脱氢的分解温度。

本发明的特点：通常Li-Mg-B-H体系储氢材料由原料LiBH₄、MgH₂直接复合制得，经脱氢后系统变MgB₂、LiH储氢材料，由于LiBH₄极易潮解和氧化；MgH₂相对稳定，在400℃左右只有单一的热分解峰。因此，一般需要在真空下（Ar保护）将MgH₂先进行球磨，降低其晶粒尺寸。这样容易制得晶粒尺寸较小且纯度较高的MgH₂。应用本发明可先由MgH₂制成成纳米级尺寸的MgH₂，从而与LiBH₄直接球磨得到Li-Mg-B-H体系储氢材料。本发明具有储氢量较高、放氢温度显较低的优点。

具体实施方式