[发明专利]一种储氢镁合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种储氢镁合金的制备方法，包含如下步骤：A、镁合金熔配；B、钠盐变质：C、铸造成型。与现有技术相比，本发明能够实现Mg‑Ni‑Na储氢镁合金在大气环境下的工业化批量生产，显著降低了Mg‑Ni‑Na储氢镁合金的制造成本；与现有制备技术中通过金属钠添加钠元素的方式相比，通过低熔点钠盐添加钠元素的方法简单易行，同时显著降低了钠元素添加过程中的安全隐患与生产成本，更有利于Mg‑Ni‑Na储氢镁合金的推广应用。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及到一种储氢镁合金的制备方法。

背景技术

能源是人类存在与持续发展的物质基础。由于煤炭、石油、天然气等传统能源的不能再生，太阳能、风能、地热能、氢能等可替代能源在人类的重视下得到不断的开发，其中氢能是公认的最优前途的未来能源之一。而以金属化合物形式储氢是目前为止最佳的储氢方案之一，具有储氢量大、吸放氢热动力学好、放氢纯度高、安全性高等特点。当需要吸氢时，金属与氢反应形成氢化物，从而将氢储存；当需要放氢时，通过控制温度和/或压力使金属氢化物释放氢；吸氢和放氢都是简便易行的可逆过程。在众多金属中，纯镁的储氢量高达7.6wt％，是实用可逆储氢材料中储能最高的金属材料，同时镁资源丰富，因此，镁基储氢材料成为储氢材料的研究热点，开发潜力巨大。

Mg-Ni合金存在大量的Mg/Mg₂Ni相界面，相界面对Mg转变成MgH₂起到了良好的催化作用，因而Mg-Ni合金表现出良好的吸放氢效果，成为研究与应用的热点。专利文献CN101120111A《用于储氢的镁合金》公开了一种用于储氢的镁合金及其制造方法，专利通过在Mg-Ni合金基础上引入细化元素Zr、Na、K、Ba、Ca、Sr、La、Y、Yb、Rb以及Cs中的一种或多种形成储氢镁合金，其中，Mg-Ni-Na合金具有非常好的储氢效果：储氢容量大，且充放氢速率快。然而，由于Na元素异常活泼，在大气中熔配时极易烧损，因而只能在真空熔炼等非氧化气氛下进行熔配，即CN101120111A公开的制造方法。专利文献CN201510505521.7《高容量Mg-Ni-Cu-La储氢合金及其制备方法》公开了一种高容量Mg-Ni-Cu-La储氢合金及其制备方法，该专利中储氢镁合金也是在真空感应熔炼条件下完成制备的。由于制备过程中涉及到抽真空，真空熔炼设备通常尺寸较小，单次能够制备的储氢镁合金数量有限，通常小于50Kg，导致储氢镁合金生产效率低下、生产成本较高，限制了储氢镁合金大规模应用。

发明内容

为了突破现有Mg-Ni-Na储氢镁合金的无法低成本、大规模批量制造的行业性难题，本发明提供了一种储氢镁合金的制备方法，可在大气环境中下大规模批量生产Mg-Ni-Na储氢镁合金。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种储氢镁合金的制备方法，包括以下步骤：

A、镁合金熔配：按照Mg-10.0～20.0wt％Ni准备纯镁和纯镍片；将纯镁在保护气氛中进行熔化，待纯镁熔化后熔体加热至700～740℃时，加入已预热的纯镍片；待纯镍片熔化后，将镁合金熔体在720～740℃静置；

B、钠盐变质：在保护气氛下，边搅拌边将低熔点钠盐均匀洒在镁合金熔体表面(该过程中整个熔体暴露在大气中)，低熔点钠盐在镁合金熔体的高温作用下变成液体，通过搅拌让低熔点钠盐与镁合金熔体充分反应；

C、铸造成型：步骤B反应后，清理熔体表面，然后在720～740℃静置10～30分钟后，进行浇注，获得储氢镁合金铸锭。

优选地，步骤A中，所述保护气氛为SF₆和CO₂的混合气体，其中SF₆体积含量为0.1～1％。

优选地，步骤A中，所述纯镍片的预热条件为：在200℃下预热3h。