一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法技术

本发明专利技术涉及储氢材料技术领域，具体为一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，所述方法包括将铝氢化物和活性助剂放入容器中，在反应气氛中均匀混合，得到复合储氢材料；所述的铝氢化物包括LiAlH4、Li3AlH6、Mg(AlH4)2、Ca(AlH4)2、CaAlH5、Na3AlH6、KAlH4、NaAlH4或AlH3中的至少一种；所述的活性助剂为钛钒固溶体型储氢合金粉末。采用此法制备的铝氢化物材料放氢温度降低，提高生产效率，降低生产成本，同时保持原有90％的储氢容量；本发明专利技术的方法简单、快捷、高效，尤为适用于将高比能铝氢化物材料利用在燃料电池车载、航空航天和便携式电源等领域，对铝氢化物在氢能领域的应用具有重要的实用价值。的实用价值。的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法


[0001]本专利技术涉及储氢材料
，具体为一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法。

技术介绍

[0002][0003]目前氢气的储运模式主要有高压气态储氢、液氢以及金属固态储氢三种方式，高压气态储氢是目前技术成熟度较高的一种方式，我国氢气主要通过15
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35MPa的高压钢瓶进行远距离运输，为保证安全性高压钢瓶需要一定厚度来保证强度，高压钢瓶的质量约为100kg，可储存氢气0.5kg，由此可知，高压钢瓶的质量储氢密度和体积储氢密度分别约为0.5wt.％和10kg/m3。显然这样的储氢密度偏低，不能满足高密度储能的要求，氢气在
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252.7℃以下会发生液化，液氢的质量能量密度和体积能量密度分别约为120MJ/kg和10MJ/L，从储氢密度上看，液态氢有显著的优势，但是将氢液化消耗的能量约是氢燃烧值的40％，并且维持液氢也需要极低的温度和特殊容器，这无疑增加了能量消耗和成本，因此为了满足氢能作为便携式能源的需求，需要寻找一种新型高效且安全可靠的储氢方式。
[0004]固态储氢合金是将氢储存到固体材料中实现氢存储的一种材料，与高压气态和低温液氢储存方法相比，具有体积储氢密度高、安全性好、降低能耗、可获取超高纯氢等优点，目前技术成熟的储氢合金主要有稀土AB5型储氢合金(1.5wt.％)、AB2型储氢合金(1.8
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2.4wt.％)、A2B7型储氢合金(1.8wt.％)、AB型储氢合金(1.8wt.％)以及V基固溶体合金(3wt.％)，但即使是理论储氢量最大的V基固溶体仍远低于应用标准且成本普遍较高，相比之下铝氢化物具有明显优点，其理论储氢量高，NaAlH4质量储氢密度达7.5wt.％，LiAlH4质量储氢密度达10.6wt.％；AlH3理论最大储氢量达10.1wt.％；铝氢化物放氢过程不需要高压环境，常压下即可进行；通过化学反应释放氢气，产物纯度高；在200℃左右，NaAlH4和LiAlH4可以分别释放5.5wt.％和7.0wt.％的氢气，而α
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AlH3常压下加热至约160℃就可以放出大部分氢气(～9wt.％)，是理想的固态储氢材料。
[0005]高的储氢容量固然引人注目，但是较高的放氢温度和有限循环性能限制了铝氢化物的大规模应用，目前已有研究表明，过渡金属元素、稀土元素以及稀土氧化物等材料可以作为催化剂降低铝氢化物的放氢温度。而储氢合金中含有大量的过渡金属元素和稀土元素，以LaNi5为例：AlH3掺杂LaNi5复合材料的表观活化能较纯AlH3低30
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40％，焓变值约为5.1kJ/mol H2，可以看出，LaNi5是一种有效的脱氢催化剂，这种改性材料为燃料电池的商业化应用提供了有前景的解决方案，因此，可以利用储氢合金与铝氢化物的相互作用来改善铝氢化物的放氢条件和循环性能，从而实现氢气高效可逆的储存。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，该复合储氢材料储氢量高且放氢温度低，成功解决了铝氢化物放氢温度高且可逆储氢困难的应用难
题。
[0007]本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，所述方法包括将铝氢化物和活性助剂放入容器中，在反应气氛中均匀混合，得到复合储氢材料；
[0009]所述的铝氢化物包括LiAlH4、Li3AlH6、Mg(AlH4)2、Ca(AlH4)2、CaAlH5、Na3AlH6、KAlH4、NaAlH4或AlH3中的至少一种；
[0010]所述的活性助剂为钛钒固溶体型储氢合金粉末。
[0011]本专利技术进一步设置为：所述钛钒固溶体型储氢合金粉末包括：
[0012]TiV2
‑
xMnx，1.4≥x≥0.6；
[0013]TiV2
‑
x
‑
yCrxMny，1.4≥x+y≥0.6；
[0014]或者Tix
‑
uVyCrzMnvReu，Re为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种元素；x+y+z+v+u＝100，50≥x≥15，40≥y≥20，40≥z≥20，1.0≥y/z≥0.7，15≥v≥1,10≥u≥3。
[0015]本专利技术进一步设置为：所述活性助剂占主体材料质量的(0.1～15)％。
[0016]本专利技术进一步设置为：所述钛钒固溶体型储氢合金粉末的平均粒度为100～300μm。
[0017]本专利技术进一步设置为：所述复合储氢材料由LiAlH4和TiV1.1
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Cr0.3Mn0.6组成，所述的复合储氢材料表达式为xwt.％LiAlH4+(100
‑
x)wt.％TiV1.1Cr0.3Mn0.6，其中x表示复合储氢材料中LiAlH4的质量百分比且1<x<100。
[0018]本专利技术进一步设置为：所述x的取值范围为75
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90。
[0019]本专利技术进一步设置为：所述球磨机转速为300
‑
500rpm，所述的球磨时间为30
‑
300min。
[0020]本专利技术进一步设置为：所述均匀混合的方式选自高能球磨、行星式球磨、机械搅拌、粉碎、研磨中的一种，所述的球磨过程中的球料比为(10
‑
50):1。
[0021]本专利技术进一步设置为：所述反应气氛的气氛为氮气、氩气、氢气中的一种或两种以上。
[0022]综上所述，本专利技术的有益技术效果为：
[0023]1.本专利技术利用储氢合金作为添加剂的优点是，储氢合金可以作为独立的储氢体系，不会带来因催化剂引入而引起的储氢容量降低，并且相较于过渡金属元素、稀土元素以及稀土氧化物等催化剂，铝氢化物放氢后，可以为储氢合金提供氢源，让储氢合金发生自主吸放氢过程，从而改善铝氢化物的有效可逆储氢能力。
[0024]2.氢储氢合金中的金属也有导热的作用，两者之间的交互作用将铝基材料有效放氢过程的起始温度降低至约100℃并且对铝基材料的可逆性有一定改善。
[0025]3.同时本专利技术提供了交互催化的研究思路，为同类材料的合成制备提供了指导。本专利技术采用机械球磨的方法进行复合材料的合成，过程易于控制，条件简便，适合大规模生产与应用。
附图说明
[0026]图1是本专利技术复合储氢材料完全放氢后，在150℃且压力为4Mpa的氢气氛围下测得的吸放氢循环曲线；
具体实施方式
[0027]以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0028]本专利技术公开的一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，所述方法包括将铝氢化物和活性助剂放入容器中，在反应气氛中均匀混合，得到复合储氢材料；
[0029]所述的铝氢化物包括LiAlH4、Li3AlH6、Mg(AlH4)2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，其特征在于：所述方法包括将铝氢化物和活性助剂放入容器中，在反应气氛中均匀混合，得到复合储氢材料；所述的铝氢化物包括LiAlH4、Li3AlH6、Mg(AlH4)2、Ca(AlH4)2、CaAlH5、Na3AlH6、KAlH4、NaAlH4或AlH3中的至少一种；所述的活性助剂为钛钒固溶体型储氢合金粉末。2.根据权利要求1所述的一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，其特征在于：所述钛钒固溶体型储氢合金粉末包括：TiV2
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xMnx，1.4≥x≥0.6；TiV2
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x
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yCrxMny，1.4≥x+y≥0.6；或者Tix
‑
uVyCrzMnvReu，Re为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种元素；x+y+z+v+u＝100，50≥x≥15，40≥y≥20，40≥z≥20，1.0≥y/z≥0.7，15≥v≥1,10≥u≥3。3.根据权利要求1所述的一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，其特征在于：所述活性助剂占主体材料质量的(0.1～15)％。4.根据权利要求1所述的一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度的方法，其特征在于：所述钛钒固溶体型储氢合金粉末的平均粒度为100～300μm。5.根据权利要求1所述的一种利用储氢合金降低铝氢化物放氢温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁南，梁飞，田隆勤耕，李逸辰，刘万强，刘学武，任明安，李守良，
申请(专利权)人：海德威氢能科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：