一种纳米镁基储氢合金粉末的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米镁基储氢合金粉末的应用；特别涉及一种利用纳米镁基储氢合金粉末分离或提纯氢气。本发明专利技术以纳米镁基储氢合金粉末为分离和/或提纯剂，从含氢混合气体中，分离和/或提纯氢气。本发明专利技术利用镁基储氢合金在低温下对氢进行选择性化学吸收，并在稍高温度分解释放氢气。该方法对混合气的压力、含氢量要求低，获得氢气纯度很高，并且能耗低、工艺简单、安全可靠，便于大规模工业化应用。

Application of a nano Mg based hydrogen storage alloy powder

【技术实现步骤摘要】
一种纳米镁基储氢合金粉末的应用
本专利技术涉及一种纳米镁基储氢合金粉末的应用；特别涉及一种利用纳米镁基储氢合金粉末分离或提纯氢气。
技术介绍
氢气是冶金、化工、制药、电子等行业中一种具有广泛用途的气体。在氢气的生产、使用过程中，常常会与其他气体混合而得到含氢其的混合气体。或者，在一些工艺过程中，会生成副产品氢气，将其分离利用可获得经济价值。因此，从混合气中分离得到高纯氢气是一项关键技术。现有分离氢气的技术主要有：(1)变压吸附；(2)深冷分离；(3)膜分离等。其中，变压吸附是利用难以吸附氢的吸附剂吸附混合气体中的其他杂质气体，并在减压或抽真空时解吸，吸附剂再生。深冷处理是利用在低温条件下，混合气中的杂质气体沸点高于氢气，因此采用冷凝的方法将氢气分离。二者均存在能耗较高、工艺复杂、获得氢气纯度较低的缺点。膜分离是采用特定膜材料对气体具有选择性渗透和扩散的性质实现气体分离和纯化。但是存在渗透通量较低的缺点。其中，采用金属钯膜可获得超高纯氢气并具有良好的稳定性，但使用了昂贵的金属钯，成本非常高。采用纳米镁基储氢合金粉末分离和/或提纯氢气的技术在现有文献中鲜有报道。
技术实现思路
研究发现：许多金属和合金能在一定条件下与氢气反应，具有存储和释放氢气的功能，被作为储氢材料使用。同时进一步研究发现具有纳米结构的镁基储氢合金粉末，在很低的氢分压下，对含氢混合气体中的氢气有很好的选择性吸收，将镁基储氢合金加热到一定温度，可使其分解释放出氢气。基于上述发现以及现有技术的不足，本专利技术提供一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，特别提供一种利用纳米结构的镁基储氢合金对含氢混合气体进行氢气进行分离和/或提纯的方法。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，以纳米镁基储氢合金粉末为分离和/或提纯剂，从含氢混合气体中分离和/提纯氢气。作为优选方案，本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用；将纳米镁基储氢合金粉末置于反应设备中，在A摄氏度条件下，通入含氢混合气体；然后停止含氢混合气体的通入，并将纳米镁基储氢合金粉末的温度升温至B摄氏度；收集氢气；所述A小于等于300；所述B的取值范围为200-500，且B大于A。作为优选方案，所述A为0-200。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，纳米镁基储氢合金粉末的晶粒尺寸为1-500nm。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，将纳米镁基储氢合金粉末置于反应设备中，其密度为0.1-0.8g/cm3。铺设时粉末的装填密度过大会导致吸氢过程中混合气体透过率低，进而影响系统工作效率；装填密度过低会导致氢气的回收效率过低，同时还有可能导致气流带出粉体。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，混合气体中，氢气的体积含量小于等于99.999％。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，混合气体中，氢气的质量百分含量低至1-6％时，纳米镁基储氢合金粉末也能很好的实现氢与其他气体的分离。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，进入反应设备中前，混合气体的压力为0.1-100bar。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，收集到氢气的纯度大于等于99.9999％。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，将纳米镁基储氢合金粉末升温至B摄氏度释放出氢气后，其又可以用于下一个周期使用。在本专利技术中一个周期为吸收分离氢气和其他气体，然后加热，释放出氢气。重复周期，即构成循环。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，所述混合气体优选为氩气-氢气混合气、天然气-氢气混合气、工业用4N氢气、工业用5N氢气中的至少一种。经过本专利技术的处理，可以将氢气的纯度提升至6N甚至6N以上。本专利技术一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，在工业上大规模应用时，其具体操作方法为：在低温区间向氢化物反应床内通入含氢混合气，此时，阀门2，4开启，阀门6关闭，直至氢化物反应床内材料充分吸氢；然后将反应床升温至高温区间，此时阀门2，4关闭，阀门6开启，氢化物分解释放出纯度较高的氢气。本专利提供的氢气分离方法，采用廉价的镁基储氢合金为分离材料，避免了昂贵Pd基金属的使用，具有较好的经济价值。该方法简单易行，分离效率高，具有良好的应用前景。本专利技术利用镁基储氢合金在低温下对氢进行选择性化学吸收，并在稍高温度分解释放氢气。该方法对混合气的压力、对气体氢含量的要求低，获得氢气纯度很高，并且能耗低、工艺简单、安全可靠。同时对于混合气存在O2、CO、H2O、H2S等易导致氧化和脏化的杂质也能很好的去除。附图说明附图1为本专利技术在工业上应用时的装置原理图。附图2为本专利技术所述的连续温度循环的温度和吸放氢反应示意图。从附图1可以看出本专利技术本专利技术在工业上应用时的装置的基本原理和基本构成。从附图2中可以看出连续温度循环的温度随时间变化关系。即温度循环过程中镁基储氢合金的吸放氢反应关系。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例一：1.氢化物反应床内装填镁基储氢合金粉末(晶粒尺寸为10-100nm)；铺设后，其装填密度为0.1-0.3g/cm3，含氢混合气的由50％氢，50％氩气体组成。2.对氢化物反应床施加150℃-350℃的连续温度循环，升温和降温速率均为10℃每分钟。3.在150℃-199℃温度区间向氢化物反应床内通入含氢混合气(压力为0.5bar)，此时，阀门2，4开启，阀门6关闭，在此阶段内镁基储氢合金充分吸氢；然后反应床升温至200℃-350℃高温区间，此时阀门2，4关闭，阀门6开启，氢化物分解释放出纯度较高的氢气(纯度为6N)。实施例二：1.氢化物反应床内装填镁基储氢合金粉末(晶粒尺寸为1-20nm)铺设后，其装填密度为0.1-0.2g/cm3，含氢混合气的由5％氢，95％氩气体组成。2.对氢化物反应床施加25℃-350℃的连续温度循环，升温和降温速率均为5℃每分钟。3.在25℃-200℃温度区间向氢化物反应床内通入含氢混合气(压力为1bar)，此时，阀门2，4开启，阀门6关闭，在此阶段内镁基储氢合金充分吸氢；然后反应床升温至201℃-350℃高温区间，此时阀门2，4关闭，阀门6开启，氢化物分解释放出纯度较高的氢气(纯度为6N)。实施例三：1.氢化物反应床内装填镁基储氢合金粉末(晶粒尺寸为1-20nm)铺设后，其装填密度为0.3-0.5g/cm3，含氢混合气的由5％氢，90％氩，5％甲烷气体组成。2.对氢化物反应床施加50℃-300℃的连续温度循环，升温和降温速率均为10℃每分钟。3.在50℃-200℃温度区间向氢化物反应床内通入含氢混合气(压力为1bar)，此时，阀门2，4开启，阀门6关闭，在此阶段内镁基储氢合金充分吸氢；然后反应床升温至201℃-300℃高温区间，此时阀门2，4关闭，阀门6开启，氢化物分解释放出纯度较高的氢气(纯度为6N及以上)。对比例一：1.氢化物反应床内装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：以纳米镁基储氢合金粉末为分离和/或提纯剂，从含氢混合气体中，分离和/或提纯氢气。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：以纳米镁基储氢合金粉末为分离和/或提纯剂，从含氢混合气体中，分离和/或提纯氢气。


2.根据权利要求1所述的一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：将纳米镁基储氢合金粉末置于反应设备中，在A摄氏度条件下，通入含氢混合气体；然后停止含氢混合气体的通入，并将纳米镁基储氢合金粉末的温度升温至B摄氏度；收集氢气；所述A小于等于300；所述B的取值范围为200-500，且B大于A。


3.根据权利要求1所述的一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：纳米镁基储氢合金粉末的晶粒尺寸为1-500nm。


4.根据权利要求2所述的一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：将纳米镁基储氢合金粉末置于反应设备中，其装填密度为0.1-0.8g/cm3。


5.根据权利要求1所述的一种纳米镁基储氢合金粉末的应用，其特征在于：混合气体中，氢气的体积含量小于等于99.999％。


6.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周承商，刘咏，刘彬，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43