[发明专利]一种稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料及其制备方法

说明书

本发明主要涉及复合储氢材料领域，具体涉及一种稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料及其制备方法，复合储氢材料包括稀土储氢合金和硼氢化物，其制备方法为直接球磨法，原材料稳定易得、环境友好、制备过程简便、快捷、可控，制备的复合材料能够应用在氢气储存和制备以及电池电极材料等领域，并且具有进一步规模化生产的可能性。

技术领域

本发明主要涉及复合储氢材料领域，具体涉及一种稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能源具有高效、洁净、可持续性强等优点，是传统能源的优良替代品。作为氢能载体的储氢材料的开发和利用是其进一步实现应用的关键性技术。硼氢化物作为重要的固态储氢媒介，具有很高的氢容量，其化学能的利用实质也是氢能的利用，具有很高的应用潜力。但大部分的硼氢化物具有很强的结合能，致使其具有很高的热力学放氢温度和缓慢的动力学过程；另一方面，传统的金属氢化物或者金属间化合物储氢材料已成功应用于Ni/MH电池电极材料等领域，但储氢容量低和抗腐蚀能力差等缺点阻碍了其进一步的发展。因此，复合储氢材料的制备及表面处理技术对改善和调整材料的性能具有非常重要的作用，仍需要一如既往地继续研究和优化相关工艺条件、开发新的相关技术。

申请号为201010137919的专利公布了一种表面渗硼法改善储氢合金耐腐蚀性能的方法，其主要特点是在储氢合金表面层中形成与储氢合金构成元素的化合物。以粒度为50～100目的硼氢化物或偏硼酸话务作为供硼剂，以粒度为200～400目的储氢合金作为原料，通过恒温煅烧的方法进行表面渗硼处理，然后通过热碱处理或酸洗处理对合金进行活化。该发明得到的储氢材料具有很好的耐腐蚀性能和活化性能，但其制备过程较为复杂，材料的均匀性得不到很好的保证，并不利于后续的开发和应用。

申请号为201210070193.9公开了一种用于水解制氢的硼氢化钠复合材料，其特征为：以金属氢化物、盐或其它硼氢化物为诱导剂，以硼氢化钠为初始原料，采用机械合金化的方式制备颗粒尺寸为微米、亚微米或纳米级的储氢复合材料。经过此专利过程处理的硼氢化钠样品具有很好的水解放氢动力学性能，可在较为温和的条件下实现氢气的存储和制备。该工艺可一步合成金属氢化物/硼氢化钠复合材料，但其氢化物原料的制备和保存都比较困难，增加了其实际应用的不确定性，另一方面，该流程的产品形式也比较单一。

申请号为201210425188.5的发明专利进一步拓展了金属氢化物/硼氢化物的制备过程，开发了一种金属硼氢化物-金属氢化物反应复合储氢材料体系及其制备方法，其将制备过程分为三部分：首先在惰性保护气氛下先将硼氢化物原始材料和过渡金属卤化物进行简单球磨处理，然后对球磨样品在一定温度和氢气压力下进行恒温热处理，最后通过与金属氢化物的二次球磨过程得到复合储氢材料。该专利提供的制备过程促进了过渡金属硼化物形核剂的生成，提高了其在基体材料中的弥散分布度，从而能够提高材料的放氢动力学和循环稳定性。但此方法流程比较复杂，氢化物原料在应用中不确定性大的问题仍然没有有效的解决。

发明内容

本发明主要目的是改进现有制备方法的不足，提供一种稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料及其制备过程，该复合材料可用于氢能源的储存和制备以及电池电极材料等领域。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料，所述复合储氢材料包括稀土储氢合金和硼氢化物，所述稀土储氢合金为AB_n型储氢合金，其中A侧元素为轻质稀土中的一种或几种，B侧元素为过渡金属、碱金属以及碱土金属中一种或几种，所述硼氢化物为配合氢化物的一种或几种。

进一步地，所述轻质稀土为La、Ce、Pr、Nd、Y，所述过渡金属为Ni、Co、Fe、Mn、V、Nb、Al、Cu、Ti、Zr，所述碱土金属为Li、Na、K、Mg、Ca，所述配合氢化物为碱金属或碱土金属硼氢化物。

前述的稀土储氢合金/硼氢化物复合储氢材料的制备方法，其包括以下步骤：