[发明专利]一种高性能AB2

说明书

本发明涉及储氢材料技术领域，公开了一种高性能AB₂型储氢合金的制备方法，包括以下步骤（1）将组成AB₂型储氢合金的各金属原料混合后熔炼得到合金锭；（2）破碎合金锭，通过甩带熔炼制备合金薄片；（3）将石墨烯与合金薄片混合后高能球磨，得到AB₂型储氢合金；其中储氢合金的各金属原料为Ti、Cr、Mn中的两种或三种；甩带熔炼的线转速为5～20 m/s；高能球磨的转速为600～900 r/min。本发明的制备显著降低了储氢合金的活化温度，提高了储氢合金的吸/放氢速率以及传热系数，拓展了AB₂型储氢合金的应用场景，而且制备方法工艺流程简单，成本低，有利于规模化生产，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及储氢材料技术领域，具体涉及一种高性能AB₂型储氢合金的制备方法。

背景技术

储氢合金能实现氢的固态存储，原理在于将氢分子在合金表面催化分解为氢原子，氢原子进入合金内部后占据晶格中的空隙位置形成金属氢化物。加热合金时，氢再以氢分子的形态释放出来，表现为大量的氢气被金属合金吸收后存储在金属合金内部。常见的储氢合金包括AB(TiFe系)、AB₅(LaNi₅系)、AB₂(TiMn₂系)、A₂B(Mg₂Ni系)、BCC(V系)等， AB₂型储氢合金由于平台压高、吸/放氢过程中的焓变小，成本低、被认为是最有应用前景的储氢合金之一。

储氢合金在储氢前需进行活化处理，即将储氢合金在一定的活化温度和压力下与氢气接触，然后抽真空，经多次循环反复逐步提高其吸氢、放氢的能力。AB₂型储氢合金的活化温度一般为100～300℃，虽然明显低于AB型、A₂B型、BCC型，但仍高于AB₅型的20～ 100℃，活化温度高给AB₂型储氢合金的应用带来技术难度。而大多数提升储氢合金活化性能的研究侧重于稀土掺杂，以提升其吸/放氢容量，如中国专利CN106801177A，CN112961996A 等，但稀土易氧化，高熔点的稀土氧化物使得低熔炼的Mn挥发严重，熔炼更加困难。因此如何降低AB₂型储氢合金的活化温度一直是储氢合金领域的一个难点。

另外，AB₂型储氢合金还存在熔炼过程Ti易偏析、合金氢化后传热系数低等问题。一方面，熔炼过程Ti偏析会导致合金成分不均匀，严重影响合金的有效放氢量和循环稳定性；另一方面，储氢合金在吸氢、放氢的过程中均伴随放热和吸热现象，即储氢合金吸氢时会释放热量，而放氢时需要吸收热量，如LaNi₅(AB₅型)储氢合金的放氢反应焓变约-30kJ/mol； AB₂储氢合金的放氢反应焓变约-20kJ/mol，BCC储氢合金其放氢反应焓变约-40kJ/mol。此外，由于放氢过程是吸热反应，随着放氢时间的增加，合金体系的温度显著降低，从而导致有效放氢量减少，通常需要对合金体系进行额外的加热，但合金氢化后的传热系数低(约1 W/(m·K))，额外加热对合金放氢速率无显著的提升。因此，进一步提升合金的传热系数是非常有必要的。而目前对合金传热系数的提升的研究鲜有报道。

发明内容

针对AB₂型储氢合金的活化温度高而影响其应用的问题，本发明的目的在于提供一种高性能AB₂型储氢合金的制备方法，所制备的AB₂型储氢合金的活化温度低，可以在常温下活化，提升了AB₂型储氢合金的应用前景。

本发明提供如下的技术方案：

一种高性能AB₂型储氢合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将组成AB₂型储氢合金的各金属原料混合后熔炼得到合金锭；

(2)破碎合金锭，通过甩带熔炼制备合金薄片；