非化学计量比稀土-铁基储氢合金及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种非化学计量比稀土

【技术实现步骤摘要】
非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种储氢合金，尤其涉及一种非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氢能作为清洁无污染的二次能源，成为未来很有潜力的能源之一。储氢材料可以解决氢气使用过程中的储存，运输和安全等问题，是氢气应用的关键材料之一。
[0003]稀土
‑
镍基储氢合金是目前常用的储氢合金材料，然而，稀土
‑
镍基储氢合金中镍为主要元素，成本较高，为降低生产成本，稀土
‑
铁基储氢合金日益受到广泛关注。稀土
‑
铁基合金的理论容量较高，但是合金存在歧化反应，存在多次吸放氢后合金容量急剧衰减，有效吸氢容量低等缺点。
[0004]CN111471912A公开了掺杂的AB3型储氢合金，该储氢合金具有RE
x
Gd
y
Ni
z
Mn
a
Al
b
M
c
Zr
d
Ti
e
表示的组成；RE选自除Gd以外的稀土金属元素中的一种或多种；M选自Cu、Fe、Co、Sn、V、W、Cr、Zn、Mo和Si元素中的一种或多种；x、y、z、a、b、c、d和e分别表示各元素的摩尔分数；储氢合金不含有金属元素Mg；x>0，y>0.1，x+y＝3；3≥a+b>0，2≥c≥0，3≥d+e>0，且9.5>z+a+b+c≥7.8。该储氢合金中仍然使用镍元素。
[0005]CN101417786A公开了一种La
15
Fe
77
B8型储氢合金，该合金中的镧可以被其他部分稀土元素部分或全部取代；铁能被过渡金属元素镍、锰、铝、钴、铜等以及非过渡金属元素镓、锡、铅等部分或全部取代；硼可以被金属元素镍、锰、铝、铁、钴等以及非金属元素硅、硫、碳、磷等部分或全部取代。
[0006]CN108517470A公开了一种钇
‑
锆
‑
铁储氢合金，化学通式为Y1‑
x
Zr
x
Fe2，其中，0.1≤x≤0.5。
[0007]CN108220739A公开了一种含钇稀土铁基储氢合金，组成为Y1‑
x
M
x
Fe3‑
y
N
y
，其中，0≤x≤0.5，0≤y≤1.5，M为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Zr、Ti、Mg中的一种或两种以上，N为Ni、Co、Mn、Ca中的一种或两种以上。
[0008]CN107326243A公开了一种Mn
‑
Fe
‑
Dy储氢合金，组成为(Mn1‑
x
Fe
x
)
23
Dy6，0≤x≤1.0。
[0009]上述稀土
‑
铁基储氢合金的多次有效吸氢容量仍较低，可逆性能较差，循环性能差。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，该储氢合金在多次吸放氢后有效吸氢容量较高。本专利技术的另一个目的在于提供上述储氢合金的制备方法。本专利技术的再一个目的在于提供一种上述非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金的应用。本专利技术采用如下技术方案实现上述目的。
[0011]一方面，本专利技术提供一种非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，其化学组成为Y
x
R
y
Fe
2.8
；其中，Y为钇元素，x表示Y元素的摩尔系数；Fe表示铁元素；R选自La、Ce、Gd、Pr、Nd、
Sm和Dy元素中的一种或多种，y表示R元素的摩尔系数，0.01<y≤0.3；x+y＝1.0。
[0012]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，所述储氢合金中不含Ni元素和Co元素。
[0013]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，0.03<y≤0.3。
[0014]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，0.05<y≤0.3。
[0015]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，R符合下列条件之一：
[0016](1)R为Ce，0.1≤y≤0.2；
[0017](2)R为Gd，0.15≤y≤0.3；
[0018](3)R为Sm，0.1≤y≤0.25；
[0019](4)R为Ce和Sm的组合，0.15≤y≤0.3，其中，Ce为R总摩尔数的30～50mol％；
[0020](5)R为La和Nd的组合，0.05<y≤0.2，其中，La为R总摩尔数的40～60mol％。
[0021]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，所述储氢合金的主相为AB3型，其AB3相的丰度大于70％。
[0022]根据本专利技术所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，优选地，其具有如下式之一表示的组成：
[0023]Y
0.85
Ce
0.15
Fe
2.8
，
[0024]Y
0.75
Gd
0.25
Fe
2.8
，
[0025]Y
0.8
Sm
0.2
Fe
2.8
，
[0026]Y
0.75
Ce
0.1
Sm
0.15
Fe
2.8
，
[0027]Y
0.9
La
0.05
Nd
0.05
Fe
2.8
。
[0028]另一方面，本专利技术还提供如上所述的非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金的制备方法，包括如下步骤：
[0029]1)根据化学组成为Y
x
R
y
Fe
2.8
的储氢合金准备原料，将原料置于熔炼装置中进行熔炼，得到熔炼产物；将熔炼产物冷却得到固体合金；
[0030]2)将固体合金破碎，然后在1020～1200℃的条件下热处理15～95h，得到非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金。
[0031]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，热处理的温度为1025～1180℃，热处理的时间为20～95h。
[0032]再一方面，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非化学计量比稀土
‑
铁基储氢合金，其特征在于，其化学组成为Y
x
R
y
Fe
2.8
；其中，Y为钇元素，x表示Y元素的摩尔系数；Fe表示铁元素；R选自La、Ce、Gd、Pr、Nd、Sm和Dy元素中的一种或多种，y表示R元素的摩尔系数，0.01<y≤0.3；x+y＝1.0。2.根据权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，所述储氢合金中不含Ni元素和Co元素。3.根据权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，0.03<y≤0.3。4.根据权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，0.05<y≤0.3。5.根据权利要求4所述的储氢合金，其特征在于，R符合下列条件之一：(1)R为Ce，0.1≤y≤0.2；(2)R为Gd，0.15≤y≤0.3；(3)R为Sm，0.1≤y≤0.25；(4)R为Ce和Sm的组合，0.15≤y≤0.3，其中，Ce为R总摩尔数的30～50mol％；(5)R为La和Nd的组合，0.05<y≤0.2，其中，La为R总摩尔数的40～60mol％。6.根据权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，所述储氢合金的主相为AB3型，其AB3相的丰度大于70％。7.根据权利要求6所述的储氢合金，其特征在于，其具有如下式之一表示的组成：Y
0.85
Ce
0.15
Fe
2.8
，Y

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，闫慧忠，赵玉园，李金，王利，李宝犬，熊玮，周淑娟，徐津，郑天仓，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：