[发明专利]一种基于含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金水解制氢的方法

说明书

本发明涉及一种基于含LPSO第二相的Mg‑Ni‑Y合金水解制氢的方法，属于制氢技术领域。本发明将含LPSO第二相的Mg‑Ni‑Y合金粉末加入到海水中水解反应，5min内水解制氢的转化率可达90％以上；其中含LPSO第二相的Mg‑Ni‑Y合金的化学组成为Mg_{100‑(2x～3x)}Ni_xY_x～2x，0.2≤x≤5，含LPSO相的Mg‑Ni‑Y合金的物相包括Mg相和长周期堆垛结构相即LPSO相，LPSO相的体积比为5％～26％。本发明中Mg‑Ni‑Y合金中的LPSO相作为微原电电池的阴极能够加速阳极Mg基体的电偶腐蚀，从而加速镁合金的水解；LPSO相作为富镁相能够保证镁合金具有高产氢量，从而在温和的条件下实现了快速高效制氢。

技术领域

本发明涉及一种基于含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金水解制氢的方法，属于制氢技术领域。

背景技术

镁的水解反应可以制得高产量氢气(8.2wt％)并在温和的条件下发生，省去了复杂的储氢步骤，且反应后得到的水解液对环境无污染。但随着水解反应进行，生成的Mg(OH)₂会快速沉积在结构致密的Mg/MgH₂颗粒表面产生钝化，致使氢解吸动力学缓慢，甚至终止水解反应。目前，针对此问题的解决办法包括添加催化剂、更换水解液等，但普遍存在着降低整体产氢量以及水解液中的金属离子易造成环境污染等问题，从而增大了水解制氢的复杂程度并提高了制氢成本。有研究表明，添加一些过渡元素或稀土元素使镁合金化，能够通过在镁合金内部形成如Mg₂Cu等第二相作阴极，促进阳极镁基体的电偶腐蚀，从而改善其水解制氢性能，但是第二相的镁含量较低(低于50wt.％)，降低了镁合金的产氢量。

发明内容

针对镁的水解反应制取氢气存在的技术问题，本发明提供了一种基于含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金水解制氢的方法，即采用含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金，LPSO相作为微原电电池的阴极能够加速阳极Mg基体的电偶腐蚀，从而加速镁合金的水解；LPSO相作为富镁相能够保证镁合金具有高产氢量，从而在温和的条件下实现了快速高效制氢。

一种基于含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金水解制氢的方法，具体步骤如下：

将含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金粉末加入到海水中水解反应，收集氢气；其中含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金的化学组成为Mg_{100-(2x～3x)}Ni_xY_x～2x，0.2≤x≤5，含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金的物相包括Mg相和长周期堆垛结构相即LPSO相，LPSO相的体积比为5％～26％；

所述含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金粉末与海水的固液比g:L为2～5:1；

所述含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金粉末的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将Mg块、Mg-20Y中间合金、Ni颗粒和Y块加入到感应炉中进行三次以上熔炼得到熔融态合金，自然冷却至室温得到Mg_{100-(2x～3x)}Ni_xY_x～2x的镁合金；

(2)去掉Mg_{100-(2x～3x)}Ni_xY_x～2x的镁合金表面氧化层后进行机械刨削，研磨过筛得到Mg_{100-(2x～3x)}Ni_xY_x～2x的镁合金初粉；

(3)保护气体气氛下，Mg_{100-(2x～3x)}Ni_xY_x～2x的镁合金初粉经球磨处理得到含LPSO第二相的Mg-Ni-Y合金粉末。

所述步骤(1)Mg块、Mg-20Y中间合金、Ni颗粒和Y块的纯度均不小于99.9％。