[发明专利]一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金及制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金，其特征在于，所述钒钛锰合金是通过碳还原钒、钛、锰的氧化物而得到的合金，其组成为Ti_1-a-b-cV_aMn_bM_c，其中a、b、c均为原子摩尔含量，30%≤a≤55%，5%≤b≤20%，0.1≤c≤0.3%，所述钒钛锰合金为BCC相，其形态为铸态，其晶粒尺寸为1-50 μm，M为Fe元素，在所述钒钛锰合金的晶界处均匀分散着少量碳化物，起到强化合金的作用。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金，其特征在于，所述碳化物为Ti_1-x-yV_xC_y，其中15%≤x≤23%，5%≤y≤15%，所述碳化物的尺寸为0.01-0.7 μm。

3.如权利要求1或2所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于，采用工业级五氧化二钒作为钒金属原料，通过碳还原氧化物，得到所述钒钛锰合金：

（1）以工业级五氧化二钒为原料，经过酒精、丙酮、去离子水冲洗，经过过滤，得到干净的五氧化二钒原料，再与氧化钛、氧化锰原料机械混合，得到混合原料粉体；

（2）将所述混合原料粉体溶解于水浴加热的稀盐酸与稀硝酸的混合溶液，经过20-40分钟搅拌，充分反应后将不溶物过滤后取清澈滤液，再向滤液中缓慢滴加浓氨水，直至不再产生沉淀，经过过滤，将滤渣洗涤烘干，得到氢氧化物沉淀；

（3）将所述氢氧化物沉淀与碳粉均匀混合，其中所述氢氧化物沉淀与所述碳粉的摩尔量比1:1-2，在惰性气体保护下，高温进行还原处理，还原处理的时间为1-1.5h后淬火骤冷，得到钒钛锰合金储氢材料前驱体；

（4）将所述钒钛锰合金储氢材料前驱体进行物理除积碳处理，得到所述钒钛锰合金储氢材料。

4.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述工业级五氧化二钒中含0.1-0.3%的铁和0.6%-1.2%的碳。

5.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述五氧化二钒、氧化钛和氧化锰的原料中，钒、钛、锰的摩尔量比为a:1-a-b-c:b。

6.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述稀盐酸与稀硝酸的体积比例为1-4：1，所述氨水的质量浓度为12%-17%。

7.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于，步骤（2）中经过洗涤烘干后的所述氢氧化物沉淀为粉状颗粒，晶粒尺寸为20-50纳米。

8.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于， 步骤（3）中所述高温还原处理的温度为800-920℃，所述惰性气体的压力为大气压，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。

9.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于， 步骤（3）中所述骤冷的降温速度为500-600℃/s。

10.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池储氢的低成本钒钛锰合金的制备方法，其特征在于， 步骤（4）中所述物理除积碳的具体过程为采用氧等离子体灰化20-40分钟后，经过乙醇超声清洗10-15分钟。