一种水解制氢铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水解制氢铝合金及其制备方法。本发明专利技术采用机械合金化方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl21～10wt％，进行球磨得到具有良好制氢性能的水解制氢铝合金。实验结果表明，本发明专利技术提供的制备方法制备的水解制氢铝合金在常温下与水接触后可直接反应，没有反应迟滞时间，产氢量可达1210mL/g，产氢率可达97.3％，可以达到实时制氢和实时供氢，适用于为氢氧燃料电池汽车提供高纯氢源。本发明专利技术提供的制备方法成本低廉，操作简单方便，适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种水解制氢铝合金及其制备方法。
技术介绍
能源是人类社会赖以生存和不断向前发展的重要的基础和保障，能源短缺和环境污染已成为当代人类社会发展面临的两大难题，现阶段世界能源构成还是以煤、石油、天然气三大传统能源为主。由于这些化石燃料是不可再生的，开发利用清洁能源迫在眉睫。氢能能量密度较高，氧化反应产物只有水，是一种比较理想的燃料。氢能的有效利用可以缓解能源危机，减少环境污染和促进可再生能源的而开发，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。因此，氢能的大规模应用符合“绿色”发展的理念，对于全球循环经济以及人类社会的可持续发展具有十分重要的意义。目前，氢能工业化受到制氢技术、储氢技术和运氢技术等三方面限制而难于广泛实施。制氢方面，目前主要有电解水制氢、化石燃料重整制氢和生物制氢三种制氢方法，电解水制氢一种技术比较成熟且应用广泛的技术之一。虽然电解水制氢所需的原料的成本较低，但电解水制氢需要消耗电能且能耗较大，因而制约其大规模应用；以化石燃料重整制氢制氢效率不高，并且随之产生CO2、CO、SO2等有害气体污染环境，不符合绿色发展的理念。储存方面，尚未找到有效的储存方式；如使用储藏气态氢，体积庞大且能量密度低；如使用储藏液态氢，则要求超低温或超高压，储罐制造成本高，且储氢罐本身笨重，即使储氢罐内充满氢，储存氢量只占储氢罐质量的5～7％。在氢气运输方面，氢气虽然具有较好的潜在可运输性，但其极易泄漏，即使真空密封的氢燃料箱，每天泄漏率尚达2％。因此，化解上述问题，实现氢能有效安全利用的途径之一就是实现即时制氢。节能与新能源汽车是汽车产业振兴规划的焦点。面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力，近年来，世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持社会经济可持续发展的重大措施。2001年，我国制定了国家节能与新能源汽车的科技发展目标，计划是用6～8年的时间，完成低排放汽车的产业化。氢气作为汽车的能源是实现我国节能与新能源汽车的科技发展目标的主措之一，但在车载制氢技术没有突破之前，汽车只有采用储存氢才能将氢能作为汽车的能源，而采用储存氢作为汽车能源必增加汽车重量，与目前汽车轻量化发展方向相矛盾。因此，采用较为廉价的可控制制氢方式，随时制氢，随时使用，这也是实现氢燃料电池汽车广泛应用必须要解决的问题。中国专利CN102992263A公开了一种Al-Bi-NaCl-碱金属或氢化物水解制氢复合材料；CN102910582A公开了一种基于铝合金/硼氢化物水解反应的微型制氢系统及制氢方法；CN104190916A公开了一种抗氧化的水解制氢复合粉体及其制备方法；CN103879959A公开了一种高单位产氢量的铝基复合制氢材料及其制备和应用；CN104401940A公开了一种铝合金/硼氢化物制氢体系的制备方法；CN103861645A公开了一种铝/水反应可控制氢催化剂及其制造方法。虽然现有技术中已有利用铝合金水解制氢技术，但合金的产氢量和产氢速率不高，难以满足氢燃料电池汽车的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种产氢量和产氢速率高的水解制氢铝合金及其制备方法。本专利技术提供了一种水解制氢铝合金的制备方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In 0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl2 1～10wt％，进行球磨得到水解制氢铝合金。优选的，所述原料包括如下质量含量的组分：Al 70～93wt％，Ga 1～8wt％，In 1～8wt％，Sr 1～8wt％，SnCl2 2～8wt％。优选的，所述原料包括如下质量含量的组分：Al 85～90wt％，Ga 2～5wt％，In 2～5wt％，Sr 2～5wt％，SnCl2 3～5wt％。优选的，所述Ga为液态。优选的，所述球磨在惰性气体保护下进行。优选的，所述球磨的球料比为10～25:1。优选的，所述球磨的时间为1～24h。优选的，所述球磨在球磨机中进行，所述球磨机的主轴转速为300～550r/min。本专利技术还提供了一种按照上述技术方案制备的水解制氢铝合金，所述水解制氢铝合金的粒径为100～200μm。本专利技术采用机械合金化方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In 0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl2 1～10wt％，进行球磨得到水解制氢铝合金。机械合金化过程中，金属粉末在机械力的作用下产生反复塑性变形、冷焊、破碎等，原子间相互进行扩散发生固态反应，从而使得合成的粉末表面出现缺陷、应力增加、体系自由能增加，进而提高铝水反应的活性；Ga和In为低熔点金属，Sr为活泼金属，在球磨过程中破坏铝表面致密的氧化物，提高铝水反应的反应活性；球磨过程中，SnCl2作为助磨剂消除铝粉的团聚现象，并且可使得金属铝表面产生大量的新鲜表面和缺陷，提高材料的水解制氢性能。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法制备的水解制氢铝合金在常温下与水接触后可直接反应，没有反应迟滞时间，产氢量可达1210mL/g，产氢率可达97.3％，可以达到实时制氢和实时供氢，适用于为氢氧燃料电池汽车提供高纯氢源。本专利技术提供的制备方法降低了贵金属元素的用量，成本低廉，工艺简单，适用于工业化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种水解制氢铝合金的制备方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In 0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl2 1～10wt％，进行球磨得到水解制氢铝合金。在本专利技术中，所述原料包括质量含量为60～97wt％的Al，优选为70～93wt％，更优选为85～90wt％。在本专利技术中，所述Al的纯度优选为不低于99％。在本专利技术中，所述Al优选为Al粉；所述Al粉的尺寸优选为100～200目，更优选为140～160目。在本专利技术中，所述Al经活化后与水反应生成氢气。在本专利技术中，所述原料包括质量含量为0.5～10wt％的Ga，优选为1～8wt％，更优选为2～5wt％。在本专利技术中，所述Ga的纯度优选为不低于99.9％。在本专利技术中，所述Ga优选为液态。在本专利技术中，所述Ga在球磨过程中溶解Al，使溶解到Ga中的Al表面无法形成氧化膜，提高铝合金的水解制氢性能。在本专利技术中，所述原料包括质量含量为0.5～10wt％的In，优选为1～8wt％，更优选为2～5wt％。在本专利技术中，所述In的纯度优选为不低于99.9％。在本专利技术中，所述In优选为In粉；所述In粉的尺寸优选为100～200目，更优选为140～160目。在本专利技术中，所述In为低熔点金属，在球磨过程中破坏铝表面致密的氧化物，提高铝水反应的反应活性。在本专利技术中，所述原料包括质量含量为0.5～10wt％的Sr，优选为1～8wt％，更优选为2～5wt％。在本专利技术中，所述Sr的纯度优选为不低于99.99％。在本专利技术中，所述Sr优选为Sr粉；所述Sr粉的尺寸优选为100～200目，更优选为140～160目。在本专利技术中，所述Sr为活泼金属，在球磨过程中使铝表面的致密氧化膜变为孤岛状，破坏了原来致密氧化膜的连续性。在本专利技术中，所述原料包括质量含量为1～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水解制氢铝合金的制备方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In 0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl2 1～10wt％，进行球磨得到水解制氢铝合金。

【技术特征摘要】
1.一种水解制氢铝合金的制备方法，以包括如下质量含量的组分为原料：Al 60～97wt％，Ga 0.5～10wt％，In 0.5～10wt％，Sr 0.5～10wt％，SnCl2 1～10wt％，进行球磨得到水解制氢铝合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料包括如下质量含量的组分：Al 70～93wt％，Ga 1～8wt％，In 1～8wt％，Sr 1～8wt％，SnCl2 2～8wt％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述原料包括如下质量含量的组分：Al 85～90wt％，Ga 2～5wt％，In 2～5wt％，Sr ...

【专利技术属性】
技术研发人员：董仕节，罗平，常鹰，王辉虎，官旭，谢志雄，熊灿，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42