一种制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种La
‑
Mg
‑
Ni型储氢合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于储氢合金
，尤其涉及一种
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]目前，人类主要依赖矿物燃料
(
例如石油
、
天然气以及煤炭等
)
等非可再生能源来满足现代生活对能源的需求
。
根据估计，到本世纪中叶石油资源将会开采殆尽
。
面对传统能源紧缺的严峻挑战，各个国家都在积极开发如太阳能
、
风能和海洋能
(
包括潮汐能和波浪能
)
等可再生能源
。
[0003]氢是一种绿色安全
、
清洁高效的二次能源，可以用来代替化石燃料，减少化石燃料对环境的污染
。
但是目前氢的储存和运输还很困难，其是影响氢能发展的关键
。
现在的储氢方式主要包括高压气态储氢
、
液态储氢和固态合金储氢
。
高压储氢和液态储氢发展更为成熟，但存在易爆的安全隐患
。
固态合金储氢没有爆炸风险，安全系数高，对环境无污染，且体积储氢密度高，是非常具有前景的储氢方式
。
[0004]储氢材料中稀土系
AB5型合金首先获得研究者的关注，但传统
AB5型合金的储氢含量仅有
1.4wt.
％
。
随后，钛系和锆系
AB2型合金
、
钛
‑
镍系合金
、
镁系合金以及稀土
‑
镁
‑
镍系超晶格结构合金相继出现，虽然上述合金具有较高容量的储氢性能，但是其储氢容量以及吸放氢平台还有待进一步提高
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金及其制备方法，所述储氢合金具有优异的储氢容量，且改善了吸放氢平台；同时提供的制备方法工艺简单
、
成本低
。
[0006]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的组成通式为
La1‑
x
Mg
x
Ni
3.3
‑
y
Co
y
Al
0.2
；其中，
0.3≤x≤0.4
，0＜
y≤0.5。
[0008]本专利技术通过对
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金各元素组分的优化设计，使得合金的储氢容量大幅提高，并且改善吸放氢平台
。
[0009]本专利技术中，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中
Mg
元素比例为
0.3≤x≤0.4
，例如可以是
0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38
或
0.39
等；所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中
Co
元素比例为0＜
x≤0.5
，例如可以是
0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4
或
0.45
等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0010]值得说明的是，本专利技术通过调整
La、Mg
比例，合金相丰度发生变化，当合金中
AB3相含量增加，使得合金的储氢容量增加
。
储氢合金的储氢容量主要依赖于其晶体结构，具有较大晶胞体积和晶格间隙，则具有较大的储氢容量，由于
Co
的原子半径比
Ni
大，采用适当的
Co
替代
Ni
后，合金具有较大的晶胞体积，且添加
Co
后，合金两相的相丰度发生变化，当具有较
多的
AB3相时，合金储氢容量增加
。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中按照摩尔比计：
0.32≤x≤0.38
，
0.2≤y≤0.3。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金包括
LaNi5相
(AB5)
和
(La,Mg)3Ni9相
(AB3)。
[0013]优选地，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中
LaNi5相和
(La,Mg)3Ni9相的比例为
(20
％
‑
30
％
):(70
％
‑
80
％
)
，例如可以是
20
％
:80
％
、22
％
:78
％
、25
％
:75
％
、26
％
:76
％
、28
％
:72
％或
30
％
:70
％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0014]值得说明的是，本专利技术通过控制合金中各元素的质量比及通过分步退火处理，使得储氢合金中
LaNi5相和
(La,Mg)3Ni9相的比例控制在
(20
％
‑
30
％
):(70
％
‑
80
％
)
之间，有利于提高合金的储氢容量
。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的最大吸氢量
≥1.74wt.
％，例如可以是
1.78wt.
％
、1.8wt.
％
、1.82wt.
％
、1.85wt.
％
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金，其特征在于，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的组成通式为
La1‑
x
Mg
x
Ni
3.3
‑
y
Co
y
Al
0.2
；其中，
0.3≤x≤0.4
，0＜
y≤0.5。2.
根据权利要求1所述的
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金，其特征在于，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中按照摩尔比计：
0.32≤x≤0.38
，
0.2≤y≤0.3。3.
根据权利要求1或2所述的
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金，其特征在于，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金包括
LaNi5相和
(La,Mg)3Ni9相；优选地，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金中
LaNi5相和
(La,Mg)3Ni9相的比例为
(20
％
‑
30
％
):(70
％
‑
80
％
)。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金，其特征在于，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的最大吸氢量
≥1.74wt.
％，优选为最大吸氢量
≥1.85wt.
％；优选地，所述
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的平台压为
0.1
‑
0.25MPa。5.
一种权利要求1‑4任一项所述的
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)
按照
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金组成通式的元素比例进行配料，然后进行熔炼，得到铸态合金；
(2)
将步骤
(1)
所述的铸态合金经封装后进行退火处理，得到
La
‑
Mg
‑
Ni
型储氢合金；所述退火处理包括依次进行的第一升温
、
第二升温和第三升温
。6.
根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述配料时，原料
La
过量2‑5％，原料
Mg
过量
50
‑
80
％
。7.
根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述熔炼的真空度
≤2
×
10
‑3Pa
；优选地，步骤
(1)
所述熔炼的功率为7‑
12KW
；优选地，步骤
(1)
所述熔炼的时间为
120
‑
130s。8.
根据权利要求5‑7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
所述铸态合金包括
LaNi5相和
(La,Mg)3Ni9相；优选地，步骤
(1)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆军，何信聪，马传明，
申请(专利权)人：中国科学院江西稀土研究院，
类型：发明
国别省市：