[发明专利]一种非晶镁铝基复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻质储氢材料领域，具体涉及一种非晶镁铝基复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢是一种清洁高效的能源载体，其燃烧产物无污染，具有燃烧性能良好、点燃快、热值也高等优点，其开发利用既可解决化石能源日趋短缺的能源危机，又可消除化石燃料燃烧所导致的温室效应、雾霾等一系列环境污染问题。利用金属氢化物储氢是一种安全且具有非常高比容积储氢密度的途径，在二次能源领域具有不可替代的作用，特别是在燃料电池、镍氢电池材料中，具有非常重要的地位。金属Mg由于具有相对高的质量储氢密度(7.6wt.％)和低廉的价格而被认为是具有良好发展前景的金属储氢材料。但其实际吸放氢操作温度过高(>400℃)，反应动力学性能较差，严重制约了实际应用。目前对镁基储氢材料采用复合的效果可有效改善其吸放氢性能，主要包括：Mg+Mg₂Ni，Mg+LaNi₅，Mg+FeTi等，但上述复合体系的放氢温度仍然过高。此外，Mg₁₇Al₁₂-H的理论储氢量为4.4wt.％，比Mg₂NiH₄的储氢量高(3.6wt.％)，且Mg₁₇Al₁₂-H体系的放氢分解温度比MgH₂和Mg₂NiH₄低《Hydriding behavior of Mg–Al and leached Mg–Al compounds prepared by high-energy ball-milling,J.Alloys Comp.,2000,297:282-293》。进一步研究发现，非晶态Mg₁₇Al₁₂合金的吸放氢性能明显优于纳米晶和铸态的Mg₁₇Al₁₂合金《球磨Mg₁₇Al₁₂纳米晶/非晶合金的微结构和储氢性能，西安交通大学学报，2007；41(11):1368-1352.》，但非晶态Mg₁₇Al₁₂合金在中低温(≤200℃)条件下的放氢动力学性能仍满足不了实际应用的需求。

申请公布号为CN 104709873 A(申请号为201510109564.3)的中国发明专利申请公开了一种新型Mg-Li-Al-Ti储氢材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将LiH和LiAlH₄按1～3：1的摩尔比放入球磨罐，在惰性气体的保护下进行机械混合，球磨时间为5～10小时，转速为150～300rpm，球料比为200：1，制得Li₃AlH₆；(2)将MgH₂与Li₃AlH₆以摩尔比为(2～5)：1的比例放入球磨罐，再将x％Al/AlCl₃+y％Ti/TiF₃(5<x<20、5<y<15)的混合物放入球磨罐中，球料比为100～300：1，在惰性气体的保护下球磨1～6h，转速为50～300rpm，制得Mg-Li-Al-Ti储氢材料。该方法通过原位生成催化剂Al₃Ti，高效催化MgH₂储氢材料进行可逆放氢。该技术方案不仅保持了MgH₂的高容量储氢性能，而且原位生成的催化剂能明显改善MgH₂储氢材料的动力学性能，同时明显降低了其可逆吸氢条件。该Mg-Li-Al-Ti储氢材料的组成为：MgH₂、Li₃AlH₆、Al/AlCl₃和Ti/TiF₃。但是该Mg-Li-Al-Ti储氢材料吸放氢温度仍然偏高，并且其质量储氢密度也需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非晶镁铝基复合储氢材料，其解决了镁基储氢材料放氢温度过高的问题，其在较低操作温度下可保持体系较好的动力学性能。

一种非晶镁铝基复合储氢材料，由质量比100:0.5～10的非晶态Mg₁₇Al₁₂基体和过渡金属氢化物制成，所述的过渡金属氢化物为TiH₂、ZrH₂、ScH₂中的一种或两种以上(包括两种)。