[发明专利]一种添加金属硫化物的镁基储氢合金复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及镁基储氢合金复合材料。

背景技术

随着环境恶化和能源的匮乏，发展环境友好型能源成为各国研究的焦点。目前，由于氢资源丰富、高的能量密度和环境友好成为最有吸引力的一种新型能源。因而，采用储氢材料储输氢气，可以做到安全高效，被认为是比较理想的载体之一。实用化的贮氢材料必须满足储氢密度大，吸/放氢速率快，操作温度适中和安全等要求。现有的作为氢储存和运输材料的镁基合金由于其密度低、贮氢容量大及成本低等优点得到快速发展，并且得到广泛研究。然而由于镁基储氢合金动力学性能较差，吸放氢条件苛刻等缺点，严重影响了它的实用化。

近年来，许多研究者通过向镁基合金中加入添加剂进行高能球磨来改善镁基合金的吸/放氢性能。专利号为200610118471.8公开了一种由Li基氢化物和镁基合金通过球磨合成一种储氢合金，虽然提高了纯镁的吸氢动力学，但是其低温下的动力学性能仍然不够理想，放氢动力学改善不明显。文献Seon-Ah Jin,Jae-Hyeok Shim,Young Whan Cho,Kyung-Woo Yi. Journal of Power Sources, 172(2007)859–862则提出了在 MgH₂合金中添加一系列过渡金属氟化物球磨后所得到的合金的吸氢速率有了提高，但是放氢速率并未得到明显改善，与此同时，有些过渡金属氟化物如NbF₅由于价格昂贵，使得实际应用受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供可改善镁基储氢合金吸/放氢性能的一种添加金属硫化物的镁基储氢合金复合材料。该复合材料是由镁基储氢合金与是其质量10 ~ 30 %的金属硫化物组成，其中，所述的镁基储氢合金为Mg、REMg₃或RE₂Mg₁₇(RE=La，Ce，Pr，Nd)，金属硫化物为MoS₂、CoS₂、CoS中的一种。

上述添加金属硫化物的镁基储氢合金复合材料的制备方法如下：

（1）将镁基储氢合金在氩气气氛保护下机械粉碎至40-100目。称适量的上述合金粉末装于氢化反应器中，在300~ 400℃及3 ~4 MPa氢压下保温1 h，自然冷却至室温，在氩气气氛保护下取出。

（2）在氩气气氛保护下向氢化后的镁基合金中加入粒径为100~200目、质量百分数为10~30 %的金属硫化物粉末，将其置于球磨罐中，球料质量比为29~33:1，在氢气气氛保护下进行球磨，转速为450~550 r/min，间歇时间为5~30m，球磨时间为1~3 h，球磨后自然冷却至室温，在氩气气氛下封装，得到镁基储氢合金复合材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明制备的镁基储氢合金复合材料的吸/放氢速率比未添加金属硫化物的镁基储氢合金提高1.5倍以上，同时其初始脱氢温度比镁基合金降低15 ~ 100 K。

2、本发明中提供的金属硫化物成本低廉，易获得。

3、本发明制备工艺简单、易操作，能源消耗少，制备成本低，易于产业化和推广。

附图说明：

图1为本发明实施例1的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金的吸氢速率对比曲线图。

图2为本发明实施例2的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金的放氢速率对比曲线图。

图3为本发明实施例3的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金吸氢速率对比曲线图。

图4为本发明实施例4的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金差热分析（DSC）对比曲线图。

图5为本发明实施例5的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金差热分析（DSC）对比曲线图。

图6为本发明实施例6的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金放氢速率对比曲线图。

图7为本发明实施例7的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金差热分析（DSC）对比曲线图。

图8为本发明实施例8的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金吸氢速率对比曲线图。

图9为本发明实施例9的镁基储氢合金复合材料与镁基储氢合金放氢速率对比曲线图。

具体实施方式：

以下通过具体实例对本发明技术方案做进一步描述。

实施例1