【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水解制氢材料，具体涉及一种镁钙基水解制氢复合块体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的可再生能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，但氢能在应用过程中受到制氢、储氢和运氢等三方面技术的限制，而集氢气的在线制取和储运为一体的镁基材料水解制氢技术，因其具有原材料成本低廉、储氢密度高、操作简单、工作条件温和等优势，而成为理想的便携式氢源。
2、但是，镁基材料水解制氢受到副产物mg(oh)2的影响，其通常覆盖在材料表面形成钝化层，阻碍水进入颗粒内部从而降低水解转化率。中国专利cn103787273a公开了一种“用于宽温区水解制氢的镁钙基氢化物粉体及其制备方法”，其包含ca4mg3h14、mgh2和mg三个组分，其中ca4mg3h14的水解副产物为ca(oh)2和mg(oh)2，ca(oh)2相对mg(oh)2溶解度更高，从而能够提供水进入颗粒内部的通道，与mgh2和mg相比，ca4mg3h14的水解转化率更高，但由于镁钙基氢化物暴露在潮湿的空气中，当空气的湿度较高时，易与空气中的水蒸气直接反应产生氢气，氢气是一种易燃易爆的气体，一旦大量生成，就会极大地增加燃烧甚至爆炸的风险，这种情况会导致严重的安全隐患；当空气的湿度较低时，也易受水蒸气的毒化，导致其水解性能衰减，此外，制氢材料在面向实际使用及规模储运过程中，离不开便捷、高效的转移和操作。因此，如何解决镁钙基制氢材料的安全性、便捷性以及空气耐受性，是其面向工程化应用的关键之一。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种镁钙基水解制氢复合块体材料及其制备方法和应用，以提高镁钙基制氢材料的安全性、便捷性以及空气耐受性。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种镁钙基水解制氢复合块体材料，包括mgxca1-x合金氢化物、膨胀石墨、氯化物和聚乙二醇，各组分的质量比依次为：(65-90)：(2-7)：(3-11)：(5-17)，其中，x为质量分数，x的取值范围为0.7-0.9。
3、优选的，氯化物为氯化铝、氯化氨、氯化钙中的任意一种。
4、优选的，聚乙二醇分子量介于800-4000。
5、本专利技术还提供了另一技术方案，一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，包括以下步骤：
6、s1：将mgxca1-x合金破碎后添加膨胀石墨，再进行球磨，制得mgxca1-x合金-膨胀石墨复合粉体材料；
7、s2：对s1中制得的mgxca1-x合金-膨胀石墨复合粉体材料进行反复活化、氢化处理，制得mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨复合粉体材料；
8、s3：向s2中制得mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨复合粉体材料添加氯化物，再进行球磨，制得mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物复合粉体材料；
9、s4：采用溶液包覆法在s3中制得的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物复合粉体材料表面包覆聚乙二醇，制得mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合粉体材料；
10、s5：采用压制成型工艺将s4中制得的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合粉体材料压制成块，制得mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合块体材料。
11、优选的，s2中制得的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨复合粉体材料的物相包括ca4mg3h14和mgh2。
12、优选的，在s2中，活化、氢化的温度为300-500℃，时间为2-24h。
13、优选的，在s4中，溶液包覆法的溶剂为丙酮，mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物复合粉体材料和聚乙二醇的混合物与丙酮的配比为0.5g：(10ml-20ml)。
14、优选的，在s3中，球磨的球料比为10:1-30:1，转速为1200-2000转/min，时间为0.5-1h。
15、优选的，在s5中，压制成型工艺采用的压力为10-50mpa，压制成型后，保压时间不小于1min。
16、本专利技术还提供了一种镁钙基水解制氢复合块体材料在水解制氢中的应用。
17、本方案的原理在于：
18、本专利技术提供了一种镁钙基水解制氢复合块体材料，包括mgxca1-x合金氢化物、膨胀石墨、氯化物和聚乙二醇，各组分的质量比依次为：(65-90)：(2-7)：(3-11)：(5-17)，其中，x为质量分数，x的取值范围为0.7-0.9。其制备方法是：将mgxca1-x合金破碎后，与膨胀石墨混合球磨，之后进行活化和氢化处理，再添加氯化物混合球磨，之后再采用溶液包覆法在其表面包覆聚乙二醇；最后，采用压制成型工艺将其压制成块，得到mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合块体材料。本专利技术提供的一种镁钙基水解制氢复合块体材料及其制备方法，由于膨胀石墨的添加，膨胀石墨作为添加剂分布在mgxca1-x合金的表面，在球磨的过程中，能够阻止mg与camg2之间相互接触，提高了球磨效率，降低了材料粒径，从而有助于促使材料的完全氢化，提高了材料的水解转化率。由于材料粒径的降低，以及膨胀石墨的润滑性能，在压制成型过程中，更有利于块体材料的填充和成形，使得压制成型的材料不易坍塌。
19、由于氯化物的添加，氯化物溶于水后会生成cl-和h3o+，使得水形成局部酸性环境，能够有效破坏副产物mg(oh)2钝化层，提供了水分子进入颗粒内部的通道，强化了后续的传质；此外，氯化物溶于水后，会释放出大量的热量，能够提高微区的反应动力学，从而促进了材料本身的水解性能；氯化物的添加也能降低材料的粒径，更小的粒径以及在sem高倍数下观察到的颗粒表面的裂缝均提供了更多的初始反应位点，使得材料本身的水解性能得到进一步提升。压制成型后，其吸湿性同样使得块体外观保持度提高。聚乙二醇包覆层作为粘接剂有效促进块体成型并提高块体的外观保持度，有效延迟了空气中水分子和材料的直接接触。综上，材料的水解产氢性能、安全性、便捷性以及空气耐受性都得到了有效的提升。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、(1)本专利技术提供的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合块体材料，聚乙二醇包覆层和压制成型工艺同时提高了材料的本征安全性和抗空气毒化能力。可根据暴露环境条件(例如湿度和温度)、暴露时间等参数变化调整聚乙二醇包覆层厚度、分子量和压制成型工艺参数，定制适配的复合块体材料；
22、(2)本专利技术提供的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨-氯化物-聚乙二醇复合块体材料，膨胀石墨和氯化物的添加都有效提升了材料本身的水解性能，其所导致的更小粒径和氯化物的吸湿性在一定程度上有利于压制成型和块体保持；
23、(3)本专利技术采用的压制成型工艺有利于材料在面向实际使用及规模储运过程中便捷、高效的转移和操作。
24、(4)本专利技术采用mgxca1-x合金、膨胀石本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：包括MgxCa1-x合金氢化物、膨胀石墨、氯化物和聚乙二醇，各组分的质量比依次为：(65-90)：(2-7)：(3-11)：(5-17)，其中，x为质量分数，x的取值范围为0.7-0.9。
2.根据权利要求1所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：氯化物为氯化铝、氯化氨、氯化钙中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：聚乙二醇分子量介于800-4000。
4.一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：S2中制得的MgxCa1-x合金氢化物-膨胀石墨复合粉体材料的物相包括Ca4Mg3H14和MgH2。
6.根据权利要求5所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：在S2中，活化、氢化的温度为300-500℃，时间为2-24h。
7.根据权利要求6所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，
8.根据权利要求7所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：在S3中，球磨的球料比为10:1-30:1，转速为1200-2000转/min，时间为0.5-1h。
9.根据权利要求8所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：在S5中，压制成型工艺采用的压力为10-50MPa，压制成型后，保压时间不小于1min。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料在水解制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：包括mgxca1-x合金氢化物、膨胀石墨、氯化物和聚乙二醇，各组分的质量比依次为：(65-90)：(2-7)：(3-11)：(5-17)，其中，x为质量分数，x的取值范围为0.7-0.9。
2.根据权利要求1所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：氯化物为氯化铝、氯化氨、氯化钙中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料，其特征在于：聚乙二醇分子量介于800-4000。
4.一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种镁钙基水解制氢复合块体材料的制备方法，其特征在于：s2中制得的mgxca1-x合金氢化物-膨胀石墨复合粉体材料的物相包括ca4mg3h14和mgh2。
6.根据权利要求5所述的一种镁钙基水解制氢复合块...
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