用于宽温区水解制氢的镁钙基氢化物粉体及其制备方法技术

本发明专利技术所述用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，包括的组分及各组分的质量百分数为：Ca4Mg3H1414.2～50.2%，MgH234.8～85.7%，Mg0.1～15%，为提高水解产氢率，还复合有其它氢化物和∕或盐，其中其它氢化物的质量为组分Ca4Mg3H14、组分MgH2和组分Mg的质量的总和的0～5%，盐的质量为组分Ca4Mg3H14、组分MgH2和组分Mg的质量的总和的0～11%，其中，其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0。上述镁钙基氢化物粉体的制备方法，是将镁钙合金破碎球磨后活化吸氢。本发明专利技术提供的用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，可在保证反应安全性和可控性的前提下提高产氢量，特别是提高室温和低温下的产氢量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水解制氢材料
，特别涉及一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体及制备方法。
技术介绍
氢能作为一种清洁能源和高密度能量载体备受关注，被认为是未来理想的可移动能源。氢能的利用首先需要解决氢源问题，但传统制氢工艺不仅需要消耗大量的能量，且制氢效率相对较低。同时由于氢气易燃易爆，氢气应用过程中的安全性也是一个必须重视和解决的问题。因此寻找低能耗、高效率且安全稳定的储氢技术和制氢方法对于氢能利用具有重要意义。水解制氢是即时在线的氢源供给系统，其受温度、压力等条件的制约较小，且理论产氢量较高，更能满足目前移动氢源的要求。目前水解制氢材料要么是成本高，需贵重金属作为催化剂，且制氢能耗高、效率低（如NaBH4），要么水解反应剧烈安全性低，产氢速率大大超过所需，增加可控难度，并且原料价格昂贵（如LiH、NaH、LiAlH4等）。F.Gingl等人在“Tetracalcium trimagnesium tetradecahydride，Ca4Mg3H14:the first ternary alkaline earth hydride”中首次制得含由Ca4Mg3H14、CaH2、MgH2组合成的复合材料，其中Ca4Mg3H14的含量高达90%以上，其目的是合成Ca4Mg3H14，对其结构进行描述，但并未对其储氢性能做任何研究。本专利申请的专利技术人通过研究发现由于Ca4Mg3H14活性较高，用作储氢材料水解制氢时，反应会相当剧烈，整个过程不可控，安全性低。中国专利CN101891151公开了“一种用于水解制氢的镁-铝基氢化物复合材料”，但制得的氢化物复合材料在室温和低温下水解性能较差，实际放氢率较低。这是因为覆盖在未反应复合材料表面的Mg(OH)2沉淀层和Al表面致密的Al2O3膜阻碍了反应的继续进行。而水解制氢材料能否在室温甚至低温下进行水解放出氢气关乎水解制氢材料的适用范围和实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有储氢材料和制氢方法的不足，提供一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，以在保证反应安全性和可控性的前提下提高产氢量，特别是提高室温和低温下的产氢量。本专利技术所述用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，包括的组分及各组分的质量百分数为：Ca4Mg3H14 14.2～50.2%，MgH2     34.8～85.7%，Mg        0.1～15%。为提高水解产氢率，可将上述镁钙基氢化物粉体单独进行球磨处理，或在上述镁钙基氢化物粉体基础上添加其他氢化物和∕或盐，制得复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体。所述其它氢化物的含量为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg总质量的0～5%，盐的含量为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg总质量的0～11%，其中，其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0。上述复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体中，所述其它氢化物为碱金属氢化物和∕或铝氢化物，所述碱金属氢化物为氢化钠和∕或氢化钾；所述铝氢化物为铝氢化钠和∕或铝氢化锂。上述复合了其他氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体中，所述盐为氯化钠、氯化铝、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氟化镁、硫酸镁、硝酸镁中的至少一种。组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体的制备方法，工艺步骤如下：将钙质量百分数为10～35%、镁质量百分数为65～90%的镁钙合金破碎至小于50～300目，然后在氩气气氛、球料比为（8～60）：1的条件下球磨0.5～5h，继后将球磨所得镁钙合金粉末在350～500℃、氢气压力3～6MPa下活化0～5次，再吸氢氢化6～24h，即得组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体。上述方法制得的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体在室温和低温下与水反应的产氢率不高，这是因为反应生成的Mg(OH)2沉淀部分覆盖在未反应的镁钙基氢化物粉体的表面阻碍了反应的继续进行。为提高水解产氢率，可将得到的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体在氩气气氛、球料比为（2～60）：1的条件下球磨10min～10h。本专利技术所述复合了其它氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体的制备方法，以上述方法制备的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体、其它氢化物和∕或盐为原料，所述其它氢化物的含量为上述方法所制备的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体质量的0～5%，盐的含量为上述方法所制备的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体质量的0～11%，其中，其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0，工艺步骤如下：将计量好的上述方法制备的组分为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg的镁钙基氢化物粉体、其它氢化物和∕或盐加入球磨机中，在氩气气氛、球料比为（2～60）：1的条件下球磨10min～10h。上述复合有其它氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体的制备方法，所述其他氢化物为碱金属氢化物和∕或铝氢化物。所述碱金属氢化物为氢化钠和∕或氢化钾；所述铝氢化物为铝氢化钠和∕或铝氢化锂。上述复合有其它氢化物和∕或盐的镁钙基氢化物粉体的制备方法，所述盐为氯化钠、氯化铝、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氟化镁、硫酸镁、硝酸镁中的至少一种。本专利技术所述镁钙基氢化物粉体，可与反应介质包括水、无机盐溶液（包括NaCl，CaF2，MgCl2，Na2SO4等盐的水溶液）、有机水溶液（包括乙醇或乙醚的水溶液）、酸性溶液（包括柠檬酸或HCl，H2SO4，HNO3的水溶液）等反应产氢。本专利技术所述镁钙基氢化物粉体，可与水在0～85℃下反应产生氢气，可与水溶液在-45～85℃下反应产生氢气，适应温区范围较宽，在室温和低温下也能反应产生大量氢气。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的镁钙基氢化物粉体，由于其中Ca4Mg3H14的含量为14.2～50.2%，一方面避免了反应活性较高的Ca4Mg3H14含量过多而造成水解反应过程剧烈不可控，以保证安全性。另一方面，由于Ca4Mg3H14反应活性较高，与反应介质反应可以快速的放出氢气，氢气快速放出过程中可以冲破附着在粉体颗粒表面上的Mg(OH)2沉淀层，一定程度上阻碍沉淀物Mg(OH)2在颗粒表面的附着，避免形成致密的沉淀层，为继续水解反应提供了通道，促进后续镁钙基氢化物粉体的水解反应，提高材料的实际产氢量和产氢率。不进行复合时镁钙基氢化物粉体的理论产氢量高达12.2～14.7wt%（计算时均不含水）。特别是在室温和低温下的产氢量和产氢率有很大提高，与CN1018本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，包括的组分及各组分的质量百分数为：Ca4Mg3H14 14.2～50.2%，MgH2      34.8～85.7%，Mg        0.1～15%。

【技术特征摘要】
1.一种用于水解制氢的镁钙基氢化物粉体，包括的组分及各组分的质量百分数为：
Ca4Mg3H14 14.2～50.2%，
MgH2      34.8～85.7%，
Mg        0.1～15%。
2.根据权利要求1所述镁钙基氢化物粉体，其特征在于还复合有其它氢化物和∕或盐，
所述其它氢化物的含量为Ca4Mg3H14、MgH2和Mg总质量的0～5%，盐的含量为Ca4Mg3H14、
MgH2和Mg总质量的0～11%，其中，其它氢化物的含量、盐的含量不同时为0。
3.根据权利要求2所述镁钙基氢化物粉体，其特征在于所述其它氢化物为碱金属氢化物
和∕或铝氢化物。
4.根据权利要求3所述镁钙基氢化物粉体，其特征在于所述碱金属氢化物为氢化钠和
∕或氢化钾；所述铝氢化物为铝氢化钠和∕或铝氢化锂。
5.根据权利要求2所述镁钙基氢化物粉体，其特征在于所述盐为氯化钠、氯化铝、氯化
钾、氯化钙、氯化镁、氟化镁、硫酸镁、硝酸镁中的至少一种。
6.权利要求1所述镁钙基氢化物粉体的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
将钙质量百分数为10～35%、镁质量百分数为65～90%的镁钙合金破碎至小于50～300
目，然后在氩气气氛、球料比为（8～60）：1的条件下球磨0.5～5h，继后将球磨所得镁钙合
金粉末在350～500℃、氢气压力3～6MPa下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朝玲，陈云贵，刘佩佩，吴海文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51